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2023-07-20 21:06 |
上海光機所以反常熒光特性助力新波段高功率激光，在摻Nd光纖中實現(xiàn)百瓦級900nm激光輸出
近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光單元技術(shù)實驗室胡麗麗研究員團(tuán)隊與成都信息工程大學(xué)合作，報道了基于Nd3+摻雜石英光纖的百瓦量級900nm全光纖激光。相關(guān)成果以“High-power lasing at ～900 nm in Nd3+-doped fiber:a direct coordination engineering approach to enhance fluorescence”為題發(fā)表于Optica。 5PXo1"n8T
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900 nm 激光可直接用于泵浦摻 Yb3+激光材料、大氣探測和生物雙光子成像，其倍頻產(chǎn)生的深藍(lán)激光在面向水下通信、原子冷卻、激光存儲及激光加工等領(lǐng)域具有重大意義。目前，研究者們主要通過半導(dǎo)體激光器、固體（晶體和陶瓷）激光器和摻Nd光纖激光器實現(xiàn) 900 nm 激光輸出。而摻Nd石英光纖激光器小型輕量化、波長連續(xù)可調(diào)、光束質(zhì)量高、易于實現(xiàn)高重復(fù)頻率、通過光束合成可獲得大脈沖能量等優(yōu)點使其成為今年來的研究熱點。但通常摻Nd3+激光材料的主要發(fā)射位于1060 nm，這導(dǎo)致900 nm激光效率低下且極易產(chǎn)生1060 nm自發(fā)輻射，強烈限制了其輸出功率和應(yīng)用。目前，研究者們通過空間濾波、低溫運轉(zhuǎn)、波導(dǎo)設(shè)計等方式被動地壓制1060 nm自發(fā)輻射，然而全光纖結(jié)構(gòu)的900 nm激光輸出功率仍停留在瓦級水平，極大限制了900 nm激光的應(yīng)用和發(fā)展。 ygz6 ~(
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該研究團(tuán)隊從基礎(chǔ)理論出發(fā)，創(chuàng)新性地提出了一種直接配位工程方法將鹵素引入石英玻璃中Nd3+的最緊鄰配位，以提高成鍵的共價性，主動地增強了Nd3+的900 nm發(fā)射強度。引入碘元素的摻Nd3+石英玻璃顯示出在摻Nd3+的材料中很少觀察到的熒光反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即其 900 nm發(fā)射強度超過了通常更強的1060 nm發(fā)射強度。使用該石英玻璃為纖芯的雙包層光纖，在全光纖MOPA結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了比當(dāng)前記錄高50倍的功率(113.5 W)。該工作為900 nm高功率光纖激光器的開發(fā)和應(yīng)用提供了新思路，同時為調(diào)節(jié)稀土摻雜材料的光譜性質(zhì)提供了一條新的途徑。 kk*:S*
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