7月,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)研發(fā)中心胡麗麗研究員、張軍杰研究員課題組承擔(dān)的科技部863項(xiàng)目2007AA03E441“2微米稀土摻雜激光玻璃光纖研制項(xiàng)目”工作取得突破性進(jìn)展。該研究組利用自行研制的銩單摻雙包層碲酸鹽玻璃光纖,首次實(shí)現(xiàn)800nm LD泵浦下~2微米瓦級(jí)激光輸出,輸出功率達(dá)到1.12瓦,創(chuàng)造了目前碲酸鹽玻璃光纖中~2微米激光輸出的最高紀(jì)錄。
~2微米中紅外光纖激光在激光醫(yī)療、人眼安全激光雷達(dá)、遙感探測(cè)、大氣監(jiān)測(cè)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,近年來(lái)成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。在眾多玻璃材料中,碲酸鹽玻璃擁有諸多優(yōu)于其他多組分玻璃的特性,是~2微米激光輸出的理想基質(zhì)。2008年,英國(guó)Leeds大學(xué)的Billy Richards等人用32cm長(zhǎng)銩單摻碲鋅基玻璃光纖,在1.6μm激光泵浦下獲得了280毫瓦~2μm激光輸出;同年,英國(guó)St. Andrews.大學(xué)的F. Fusari等人用793nm連續(xù)鈦寶石激光器,在銩單摻碲鋅基玻璃微片中獲得124毫瓦1.9μm激光輸出(Opt.Lett., 33, 402, 2008; Opt. Express, 16, 19146, 2008)。2009年,Billy Richards等人用1088nm激光泵浦,在鐿銩共摻碲鋅基玻璃光纖中獲得了67毫瓦~2μm激光輸出(J Mater Sci: Mater Electron., 20, 317, 2009; Laser Phys. Lett. 7, 177, 2010)。在前期的研究中,由于碲酸鹽玻璃基質(zhì)成分和光纖結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵性缺陷,限制了碲酸鹽玻璃光纖實(shí)現(xiàn)更高功率的~2微米激光輸出。
該課題組李科峰、張光等人經(jīng)過(guò)18個(gè)月的艱苦探索,研究出擁有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg>450℃),低熱膨脹系數(shù)(CTE<125×10-7/℃),良好抗析晶穩(wěn)定性的新型碲酸鹽玻璃配方,并經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)獲得1310nm處損耗小于2.9 dB/m的銩單摻雙包層碲酸鹽玻璃光纖。在激光實(shí)驗(yàn)中采用803nm LD 泵浦40cm長(zhǎng)摻銩雙包層碲酸鹽玻璃光纖,測(cè)得激光閾值為1.46W,在最大泵浦功率6.95W時(shí)輸出功率達(dá)到1.12W,光~光效率大于16% (對(duì)應(yīng)的斜率效率為~20%),激光中心波長(zhǎng)為1937nm,輸出激光波長(zhǎng)范圍為1930~1953nm。該結(jié)果目前已遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)際同行的報(bào)道。
此研究獲得了首根瓦級(jí)~2微米激光輸出的碲酸鹽玻璃光纖,為碲酸鹽玻璃光纖在中紅外光纖激光領(lǐng)域應(yīng)用提供了新的激光工作物質(zhì)選擇。
該研究項(xiàng)目得到了中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家外國(guó)專家局創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國(guó)際合作伙伴計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。
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