中国科学院西安光机所在高功率掺镱光纤领域取得重要进展

记者15日从中国科学院西安光机所(简称：西安光机所)获悉，该所光子功能材料与器件研究室联合清华大学精密仪器系，在高功率掺镱光纤领域取得重要进展。

高功率光纤激光器凭借结构紧凑、光束质量优异、光-光转换效率高等优势，在先进激光制造等领域的应用需求日益迫切。但随着单纤激光功率不断提升，热效应、受激拉曼散射(SRS)等问题显著加剧，引发能量损耗、光谱展宽、光束质量下降，严重制约了光纤激光器功率的进一步提升。业内常用的1018nm同带泵浦技术，虽有亮度高、量子亏损小的优势，但因镱离子在该泵浦波长的吸收截面较低，需通过提升镱离子掺杂浓度来抑制SRS效应，而高浓度掺杂会引发稀土离子团簇，增加光纤损耗与热负载，从而给光纤设计和制备技术带来极大挑战。

针对上述难题，西安光机所特种石英光纤研究团队采用高温气相沉积大芯径光纤预制棒制备技术，实现了6mm以上大芯径预制棒制备，成功研制出纤芯增益离子径向梯度掺杂的Al-P-Si体系掺镱(Yb-APS)光纤。

测试数据显示，基于该光纤搭建的级联泵浦主振荡功率放大系统，在23.03kW@1018nm泵浦功率注入下，实现20.38kW激光功率输出，扣除残余泵浦后拟合斜率效率高达87.1%。

此次突破攻克了20kW级单光纤高功率激光器中增益光纤热管理与非线性效应协同抑制的技术瓶颈，为国产高功率掺镱光纤的设计与制备提供了新的技术路径，将有力推动中国高功率光纤激光技术在先进制造等关键领域的应用。

“这解决了‘激光功率越高，光纤易烧、光束畸变、杂光增多’的行业难题，也是国产高功率激光核心材料的一次关键自主突破。”西安光机所副研究员折胜飞介绍，团队将持续深耕新结构、新基质、新掺杂特种光纤的研发工作，不断满足激光领域对高性能特种光纤的多元化需求。