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超強激光科學卓越創新簡報

(第一百八十期)

2021年3月30日

上海光機所在基于材料性能預測摻镱磷酸鹽光纖的激光性能方面取得新進展

  近日,中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術實驗室在基于材料性能预测掺镱磷酸盐光纤的激光性能方面取得新进展。研究人员为了改善掺镱磷酸盐光纤的激光性能,基于47根掺镱改性磷酸盐光纤的基本性能参数和激光性能实验数据,分别对光纤阈值附近的激光波长,激光阈值和斜率效率建立了激光性能预测模型。该研究为特殊波段的激光输出,激光材料的制备以及光纤结构设计提供了一定的理论基础。相关研究成果已发表在《美国陶瓷学会会刊》Journal of the American Ceramic Society

  光纖激光性能主要的限制性因素是激光材料和光纖結構。目前,從實驗角度上探討研究光纖尺寸結構對激光性能影響的研究較少。爲了控制變量,采用同一根預制棒拉制不同直徑和長度的光纖,且在同一個激光光路中進行激光測試。在實驗過程中,研究人員基于47根摻镱改性磷酸鹽光纖的基本性能參數和激光性能實驗數據(包括光纖阈值附近的激光波長、激光阈值和斜率效率),建立了光纖激光性能預測模型。結果表明,小芯徑的短光纖更易獲得較短的激光波長輸出,且抑制短波激光輸出會使激光性能産生大幅度的提升。基于該結果優化光纖的基本參數和實驗光路,可使其斜率效率比原來提高35%。該模型可拓展至多組分光纖激光輸出波長的預測,爲特殊波段的激光輸出和激光材料的制備和光纖結構設計提供理論依據。

  相关研究得到了国家自然科学基金的资助(No.51872308)。(高功率激光單元技術實驗室供稿)

  原文鏈接

摻镱磷酸鹽光纖激光性能的計算值和預測值比較圖:(a)光纖損耗效應修正系數;(b)激光阈值附近的輸出波長;(c)激光阈值;(d)激光斜率效率。

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