上海光机所2微米稀土掺杂激光玻璃光纤研制项目获进展

2010-7-23 00:00 来源: 上海光学精密机械研究所
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  7月,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心胡丽丽研究员、张军杰研究员课题组承担的科技部863项目2007AA03E441“2微米稀土掺杂激光玻璃光纤研制项目”工作取得突破性进展。该研究组利用自行研制的铥单掺双包层碲酸盐玻璃光纤,首次实现800nm LD泵浦下~2微米瓦级激光输出,输出功率达到1.12瓦,创造了目前碲酸盐玻璃光纤中~2微米激光输出的最高纪录。

  ~2微米中红外光纤激光在激光医疗、人眼安全激光雷达、遥感探测、大气监测等方面具有广阔的应用前景,近年来成为国际研究的热点领域之一。在众多玻璃材料中,碲酸盐玻璃拥有诸多优于其他多组分玻璃的特性,是~2微米激光输出的理想基质。2008年,英国Leeds大学的Billy Richards等人用32cm长铥单掺碲锌基玻璃光纤,在1.6μm激光泵浦下获得了280毫瓦~2μm激光输出;同年,英国St. Andrews.大学的F. Fusari等人用793nm连续钛宝石激光器,在铥单掺碲锌基玻璃微片中获得124毫瓦1.9μm激光输出(Opt.Lett., 33, 402, 2008; Opt. Express, 16, 19146, 2008)。2009年,Billy Richards等人用1088nm激光泵浦,在镱铥共掺碲锌基玻璃光纤中获得了67毫瓦~2μm激光输出(J Mater Sci: Mater Electron., 20, 317, 2009; Laser Phys. Lett. 7, 177, 2010)。在前期的研究中,由于碲酸盐玻璃基质成分和光纤结构等关键性缺陷,限制了碲酸盐玻璃光纤实现更高功率的~2微米激光输出。

  该课题组李科峰、张光等人经过18个月的艰苦探索,研究出拥有高玻璃化转变温度(Tg>450℃),低热膨胀系数(CTE<125×10-7/℃),良好抗析晶稳定性的新型碲酸盐玻璃配方,并经过多次试验获得1310nm处损耗小于2.9 dB/m的铥单掺双包层碲酸盐玻璃光纤。在激光实验中采用803nm LD 泵浦40cm长掺铥双包层碲酸盐玻璃光纤,测得激光阈值为1.46W,在最大泵浦功率6.95W时输出功率达到1.12W,光~光效率大于16% (对应的斜率效率为~20%),激光中心波长为1937nm,输出激光波长范围为1930~1953nm。该结果目前已远优于国际同行的报道。

  此研究获得了首根瓦级~2微米激光输出的碲酸盐玻璃光纤,为碲酸盐玻璃光纤在中红外光纤激光领域应用提供了新的激光工作物质选择。

  该研究项目得到了中国科学院和国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划项目经费的支持。