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研究人員制造出高激光穩(wěn)定性光纖,大功率光纖激光器再獲突破

星之球科技 來(lái)源:科技報(bào)告與資訊2020-11-30 我要評(píng)論(0 )   

具有高穩(wěn)定性的多千瓦級(jí)光纖激光器(≥3kW)在許多應(yīng)用中意義重大,而摻鐿(Yb)的光纖是這類(lèi)光纖激光器中的關(guān)鍵器件。在過(guò)去幾十年里,光纖制造技術(shù)取得了令人難以置信...

具有高穩(wěn)定性的多千瓦級(jí)光纖激光器(≥3kW)在許多應(yīng)用中意義重大,而摻鐿(Yb)的光纖是這類(lèi)光纖激光器中的關(guān)鍵器件。在過(guò)去幾十年里,光纖制造技術(shù)取得了令人難以置信的進(jìn)步,使得連續(xù)波(CW)光纖激光器的輸出功率成倍增長(zhǎng)。然而,隨著輸出功率的進(jìn)一步擴(kuò)大,光暗化(PD)被發(fā)現(xiàn)是多千瓦級(jí)輸出功率下激光器長(zhǎng)期可靠性的關(guān)鍵限制因素之一。


光暗化效應(yīng)表現(xiàn)為泵浦引起的過(guò)剩損耗的演化過(guò)程,取決于泵浦功率和摻雜劑濃度。它可以歸結(jié)為從合作能量轉(zhuǎn)移過(guò)程中產(chǎn)生的顏色中心,而這個(gè)過(guò)程是從激發(fā)的鐿化合物(Yb+3)到光纖芯中的原子缺陷前體。協(xié)同摻雜鈰(Ce)可以有力地提高鐿/鋁協(xié)同摻雜光纖的光暗化電阻,盡管協(xié)同摻雜鈰實(shí)現(xiàn)光暗化電阻的機(jī)理至今仍未被很好地理解。


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SHE Shengfei與中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所的合作者一起,通過(guò)低溫螯合氣相沉積(LT-CGPD)技術(shù)制造了一種具有高激光穩(wěn)定性的30/600有源光纖,并將其命名為Yb/Ce-AS@LAS光纖,綜合評(píng)價(jià)了鈰在多千瓦級(jí)鐿摻雜光纖中的添加量。最后,基于鈰共摻鐿/鋁光纖,研究人員在1079.80nm處展示了優(yōu)異的結(jié)果。研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Lightwave Technology上。


研究團(tuán)隊(duì)制造了梯度鈰濃度的串行共摻鐿/鋁光纖,證明鈰的加入可以有效提高光纖的光暗化電阻。通過(guò)主振蕩器功率放大器(MOPA)的配置,團(tuán)隊(duì)成員成功實(shí)現(xiàn)了在1079.80nm波長(zhǎng)下輸出5.04kW的最高連續(xù)波激光功率,斜率效率為81.1%。同時(shí),大功率光纖放大器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也得到了有效提高,說(shuō)明鈰添加對(duì)光暗化和附加熱負(fù)載的抑制作用。


該研究團(tuán)隊(duì)不僅打破了光纖激光器的功率紀(jì)錄,而且基于低溫螯合氣相沉積技術(shù)制造的自制鐿/鈰共摻雜鋁硅酸鹽光纖,為更好的商用大功率光纖激光器鋪平了道路。


備注:該論文標(biāo)題Yb/Ce Codoped Aluminosilicate Fiber With High Laser Stability for Multi-kW Level Laser。


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