全光纖激光器成為可能

具有高損傷閾值和非線性閾值以及良好散熱能力的大模場光子晶體光纖(PCF)一直是國內(nèi)外研究的重點。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所在國際上首次提出了稀土離子摻雜的軟玻璃全固態(tài)光纖概念。該方案利用低折射率的玻璃取代了空氣孔，避免了空氣孔的存在帶來的缺陷，使得全光纖激光器成為可能，同時軟玻璃的使用也顯著地提高了光纖的泵浦吸收率和非線性閾值。上海光機所利用自行制備的6wt% 鐿摻雜的高質(zhì)量磷酸鹽玻璃，利用管棒法和堆積法相結(jié)合的方法，首次成功制備了纖芯直徑為17微米的單模輸出、保偏的磷酸鹽全固態(tài)光子晶體光纖，在～40cm的光纖中實現(xiàn)了13.8W的激光輸出，同時通過改變光纖對稱性，實現(xiàn)了該種光纖的保偏性能，保偏度達80%，研究結(jié)果發(fā)表在 Scientific Reports[Scientific Reports， 5， 8490，2015]。

由于石英光纖物化性能穩(wěn)定、傳輸損耗低、軟化點高等特點，目前的大模場光纖的研究重點主要集中在石英光纖。但是，石英光纖其稀土溶解度低，非線性閾值低，使得其泵浦吸收率很低，同時在高功率輸出時非線性效應(yīng)明顯，嚴(yán)重影響光纖激光器功率的進一步輸出。目前大部分的石英PCF中的構(gòu)成光子晶體排布的低折射率棒由空氣構(gòu)成，這不但使得該種光纖制備和保存復(fù)雜，成本高，又由于空氣的導(dǎo)熱性差，使得該種光纖在高功率時產(chǎn)生模式不穩(wěn)的現(xiàn)象，影響其光束質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時，空氣孔的存在使得其很難與包括泵浦源在內(nèi)的傳統(tǒng)的尾纖輸出的設(shè)備熔接，導(dǎo)致全光纖激光器無法實現(xiàn)。上海光機所研制的全固態(tài)光子晶體光纖提出了一種新結(jié)構(gòu)的大模場光纖，成功解決了多空光纖難焊接、散熱差、難實現(xiàn)全光纖激光器等缺點。

圖1. 全固態(tài)光纖及其保偏光纖端面

圖2. 光纖光束質(zhì)量的表征

圖3. 保偏光纖偏振度的表征