超強激光科學卓越創新簡報

(第六百期)

2025年1月24日

上海光機所在摻釹全固態反諧振光纖研究方面取得進展

近日，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心于春雷研究員團隊在摻釹全固態反諧振光纖(Nd-AS-ARF)研究方面取得進展。相關成果“Design, fabrication and thermal annealing of Nd-doped all-solid anti-resonant silicate fibers for 0.9 μm laser”為題發表于Optics and Laser Technology。

0.9 μm光纖激光可直接用于泵浦摻 Yb³⁺激光材料、大氣探測和生物雙光子成像，其倍頻產生的深藍激光在面向水下通信、原子冷卻、激光存儲及激光加工等領域具有重大意義。但通常摻Nd³⁺光纖的主要發射位于1.06 μm，這導致0.9 μm激光效率低下且極易產生1.06 μm自發輻射，限制了其輸出功率和應用。

研究團隊創新性地提出了一種全固態反諧振光纖結構，其兼具大模場單模傳輸及濾波特性的優勢。采用打孔-套管結合高溫拉絲技術，已知國際首次成功制備出了Nd-AS-ARF，1200 nm波長處的背底損耗為0.3 dB/m。額外的熱退火處理可加劇高折圓環和背底玻璃之間的元素擴散，從而對光纖的傳輸帶和濾波范圍進行主動調控。在30 cm長的Nd-AS-ARF中，1.06 μm波長的損耗比0.92 μm波長的損耗高10.5 dB。該工作為0.9 μm高功率光纖激光器的開發和應用提供了新思路，同時這種新型光纖結構方案有望進一步應用于Yb、Er、Tm和其他稀土元素的光纖激光器及放大器。

該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項支持。

原文鏈接

圖1 (a) 預制棒的橫截面及SEM下制備的Nd-AS-ARF的光纖截面；(b)光纖折射率的徑向分布；(c)高折圓環Ba元素的EPMA徑向線掃描分析；(d) Nd-AS-ARF和雙包層Nd摻雜光纖的ASE光譜對比