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重大突破國產光纖激光放大器未來不求人

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来源: 作者: 2019-05-22 17:45:52

上海光機所高功率激光單元技術研發中心石英光纖材料課題組在大模場有源光子晶體光纖的研制方面取得了重要進展,成功制備獲得了纖芯直徑大于50μm、NA小于0.03的大芯徑光子晶體光纖,并在皮秒脈沖放大器中實現平均功率超過百瓦、單脈沖能量大于μJ量級的高光束質量輸出(M2<1.5)。該項突破打破了國際上僅由NKT公司等極少數公司掌握的高亮度大模場光子晶體光纖制備技術壟斷,為我國發展大能量超短脈沖光纖激光放大器奠定了核心激光材料基礎。

为了实现高光束质量的激光输出,并且尽可能克服端面激光损伤和非线性效应这两个因素对功率提高带来的限制,在设计光纤时,应尽量减小数值孔径NA,并相应增大纤芯直径,从而使得基横模模场直径变大。这类通过下降NA实现大纤芯直径的技术称为大模场面积光纤(large-mode-area fiber,LMAF)技术。由于大模场光子晶体光纤在军事、工业加工等方面的重要运用潜力,国际上对大模场光子晶体光纤的研究极为关注,欧美等国前后提出了多种结构的大模场PCF,其中NKT公司推出的40/200和85/260两款光纤运用最为广泛,占据了绝大部分市场,上述两款光纤在国内的售价极高。国内光子晶体有源光纤的制备技术方面严重滞后,无法制备纤芯直径大于30μm的极低NA的大模场光子晶体光纤,长期依赖进口产品,极大限制了国内超短脉冲光纤激光放大器的研发。

“125”以来,高功率激光单元技术研发根据上海光机所“一三五”整体发展战略指引,在中科院“重点部署项目”的支持和牵引下,在国内率先开展了百微米纤芯直径的大模场光子晶体光纤制备技术攻关,先后突破了大直径低NA稀土搀杂石英玻璃芯棒的制备技术、空气孔微结构光子晶体光纤的拉制技术和相关的检测和评估技术,建立和逐渐完善了一整套有源光纤预制棒制备、光纤拉制及性能检测平台,为上海光机所培养了一支特种光纤材料研制方面的专业人才队伍,为推动“先进光纤激光与光子学技术”的学科发展奠定了关键材料的坚实基础。

掺镱光子晶体光纤及塌缩端面

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