具有高穩(wěn)定性的多千瓦級光纖激光器（≥3kW）在許多應(yīng)用中意義重大，而摻鐿（Yb）的光纖是這類光纖激光器中的關(guān)鍵器件。在過去幾十年里，光纖制造技術(shù)取得了令人難以置信的進(jìn)步，使得連續(xù)波（CW）光纖激光器的輸出功率成倍增長。然而，隨著輸出功率的進(jìn)一步擴(kuò)大，光暗化（PD）被發(fā)現(xiàn)是多千瓦級輸出功率下激光器長期可靠性的關(guān)鍵限制因素之一。
光暗化效應(yīng)表現(xiàn)為泵浦引起的過剩損耗的演化過程，取決于泵浦功率和摻雜劑濃度。它可以歸結(jié)為從合作能量轉(zhuǎn)移過程中產(chǎn)生的顏色中心，而這個過程是從激發(fā)的鐿化合物（Yb+3）到光纖芯中的原子缺陷前體。協(xié)同摻雜鈰（Ce）可以有力地提高鐿/鋁協(xié)同摻雜光纖的光暗化電阻，盡管協(xié)同摻雜鈰實現(xiàn)光暗化電阻的機(jī)理至今仍未被很好地理解。
SHE Shengfei與中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所的合作者一起，通過低溫螯合氣相沉積（LT-CGPD）技術(shù)制造了一種具有高激光穩(wěn)定性的30/600有源光纖，并將其命名為Yb/Ce-AS@LAS光纖，綜合評價了鈰在多千瓦級鐿摻雜光纖中的添加量。最后，基于鈰共摻鐿/鋁光纖，研究人員在1079.80nm處展示了優(yōu)異的結(jié)果。研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Lightwave Technology上。
研究團(tuán)隊制造了梯度鈰濃度的串行共摻鐿/鋁光纖，證明鈰的加入可以有效提高光纖的光暗化電阻。通過主振蕩器功率放大器（MOPA）的配置，團(tuán)隊成員成功實現(xiàn)了在1079.80nm波長下輸出5.04kW的最高連續(xù)波激光功率，斜率效率為81.1%。同時，大功率光纖放大器的長期穩(wěn)定性也得到了有效提高，說明鈰添加對光暗化和附加熱負(fù)載的抑制作用。
該研究團(tuán)隊不僅打破了光纖激光器的功率紀(jì)錄，而且基于低溫螯合氣相沉積技術(shù)制造的自制鐿/鈰共摻雜鋁硅酸鹽光纖，為更好的商用大功率光纖激光器鋪平了道路。
備注：該論文標(biāo)題Yb/Ce Codoped Aluminosilicate Fiber With High Laser Stability for Multi-kW Level Laser。
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