光子晶體光纖激光器材料的研究進(jìn)展

　  現(xiàn)在世界上幾個較先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行非CVD方法制備摻稀土Yb3+材料的研究，到目前為止，僅有法國Limoges(利蒙吉斯)大學(xué)和瑞士的Bem(伯爾尼)大學(xué)于2009年10月份在AppliedOptics上報(bào)道了他們使用非化學(xué)沉積法制備出了高效率摻Y(jié)b3+大纖芯的光纖，他們使用顆粒度為0.5μm的材料，摻雜濃度為3600ppm，數(shù)值孔徑NA=O.46，用975nm激光泵浦，轉(zhuǎn)換效率為74％，雖然他們的結(jié)果并不十分令人驚喜，但是說明利用非CVD方法制備摻Y(jié)b3+材料是完全可行的。由于該方法使用粉末顆粒狀材料進(jìn)行熔融，在制備工藝中必須解決幾個關(guān)鍵的問題：

　　首先，要保證熔融的環(huán)境是在氧化氣氛下進(jìn)行，排除掉Yb3+變?yōu)閅b2+的變價(jià)問題，否則就將失去激光特性；

　　其次，熔融工藝要保證材料的充分熔化，排除幾種材料顆粒分布的不均勻和熔化的不均勻，形成完整的玻璃態(tài)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；

　　最后，要保證充分排除氣體，消除氣泡，否則，這些氣泡在光纖中將造成很強(qiáng)的散射。

　　因此，選擇納米尺度的粉末材料，在保證不變價(jià)的條件下，使用高出材料熔點(diǎn)的高溫進(jìn)行長時間熔融是制備出理想摻雜稀土材料的關(guān)鍵。

　　除了制備出理想的纖芯材料之外，如何使該種材料的尺寸和形狀符合特種光纖預(yù)制棒排布和拉制光纖的要求，也是必須解決的問題。

　　通過對多種非CVD方法的探索與研究，經(jīng)過3年多時間的實(shí)驗(yàn)，選擇了一種新的粉末熔煉方法，制備出了高濃度摻Y(jié)b3+的纖芯材料，經(jīng)過對材料的吸收光譜測量，證明它在波長范圍為850-980nm處具有強(qiáng)烈的吸收作用

　　此方法具有制作簡單靈活的特點(diǎn)，結(jié)合PCF的堆疊一拉絲工藝，更凸顯出對于多種不同結(jié)構(gòu)摻雜PCF制備的靈活性，如大模面積下保持單模傳輸、內(nèi)外包層數(shù)值孔徑可調(diào)、易實(shí)現(xiàn)偏振輸出，可進(jìn)行多芯相干合成等，這些都對研制超大功率摻雜PCF激光器極為有利。就摻雜石英材料本身而言，其熱穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于高溫熔融法制備的摻稀土多組分玻璃，并具有更大的激光閡值。此工藝的成功，開辟了多種稀土離子單摻或共摻石英玻璃制備的新途徑，為其它摻雜石英玻璃的制備提供了多種可能(包括摻雜稀土離子濃度和組分的調(diào)節(jié))，因此為摻稀土光纖、石英玻璃等材料更廣泛的應(yīng)用提供了有利保障。