用于高功率光纤激光器的大模场光纤最新进展

近年来，高功率掺镱光纤激光器以其高功率、高可靠性、高光束质量等优势广泛应用在工业、医疗、科研、军事等领域。然而随着输出功率的逐步提高，非线性效应及热损伤越来越成为制约光纤激光器发展的重要因素。他们使光纤激光器的光束质量降低，输出功率难以进一步提高，阻碍了光纤激光器的进一步发展。因此，研究大模场，高掺杂，高光束质量的光纤是目前光纤激光器发展急需解决的问题。

武汉光电国家实验室光纤激光技术团队(FLTG)的博士生褚应波等人，在杨旅云、李进延、戴能利等老师的指导下，利用基于硼硅酸盐玻璃分相技术制备掺Yb3+石英玻璃芯棒，进而制备大芯径双包层光纤。实验测试了这种光纤的折射率分布、Yb3+吸收、以及背景损耗并演示了其激光性能。 研究表明：该光纤的芯径为30微米，包层为400微米；纤芯折射率分布均匀，数值孔径约为0.09；Yb3+在976 nm处的吸收为5.5 dB/m，背景损耗为0.02 dB/m； 通过除水工艺，光纤中羟基含量降到1.06 ppm；光纤在976 nm半导体激光器泵浦下实现了1071 nm激光输出，斜率效率达到72.8%，光纤长度为2.3 m。研究结果表明这种方法在制备大芯径高掺杂及具有复杂纤芯结构的有源光纤方面具有较大潜力。

2016年3月15日，该研究成果以论文 “Yb3+-doped large core silica fiber for fiber laser prepared by glass phase-separation technology” 发表在美国光学学会（OSA）旗下杂志Optics Letters上( Vol.41， Issue 6， pp.1225-1228 (2016) ）。该项研究得到了国家国家自然科学基金（No.51302092，61575075）项目的支持。

图1. 氮气吸附累积法测得多孔玻璃棒孔径分布图及SEM图

图2. Yb3+/Al3+ 在光纤中的分布电子探针分析图

图3. 光纤折射率剖面及光纤端面图

图4. 激光测试原理图

图5. 激光斜率效率及激光光谱图