核心光纖獲突破：全光纖激光器成為可能

　　ICCSZ訊  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(chǎng)光子晶體光纖(PCF)一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所在國(guó)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(lái)的缺陷，使得全光纖激光器成為可能，同時(shí)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(jī)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(shí)現(xiàn)了13.8W的激光輸出，同時(shí)通過(guò)改變光纖對(duì)稱性，實(shí)現(xiàn)了該種光纖的保偏性能，保偏度達(dá)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(diǎn)高等特點(diǎn)，目前的大模場(chǎng)光纖的研究重點(diǎn)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(shí)在高功率輸出時(shí)非線性效應(yīng)明顯，嚴(yán)重影響光纖激光器功率的進(jìn)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(shí)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(shí)，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(wú)法實(shí)現(xiàn)。上海光機(jī)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(chǎng)光纖，成功解決了多空光纖難焊接、散熱差、難實(shí)現(xiàn)全光纖激光器等缺點(diǎn)。

　　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