近日，中科院上海光机所高功率激光单元技术实验室基于材料特性预测掺镱磷酸盐光纤激光性能取得新进展。为了提高掺镱磷酸盐光纤的激光性能，基于47根掺镱磷酸盐光纤的基本性能参数和实验数据，建立了激光波长、激光阈值和光纤阈值附近斜率效率的激光性能预测模型。该研究为特殊波段激光输出、激光材料制备和光纤结构设计提供了理论依据。相关研究成果发表在《美国陶瓷学会会刊》(美国陶瓷学会杂志)。
限制激光器性能的主要因素是激光器材料和光纤结构。目前从实验角度研究光纤尺寸结构对激光器性能影响的还很少。为了控制变量，用相同的预制棒拉制不同直径和长度的光纤，并在相同的激光路径中进行激光测试。实验过程中，基于47根掺镱磷酸盐光纤的基本性能参数和实验数据(包括光纤阈值附近的激光波长、激光阈值和斜率效率)，研究人员建立了光纤激光器性能预测模型。结果表明，纤芯直径小的短光纤更容易获得较短的激光波长输出，抑制短波激光输出将大大提高激光器的性能。在此基础上，优化了光纤的基本参数和实验光路，光纤的斜率效率可提高35%。该模型可以推广到预测多组分光纤激光器的输出波长，为特定波段的激光输出、激光材料的制备和光纤结构的设计提供理论依据。
该研究得到了国家自然科学基金的资助。
掺镱磷酸盐光纤激光性能的计算和预测比较：(a)光纤损耗效应的修正系数；(b)激光阈值附近的输出波长；(c)激光阈值；(d)激光斜率效率
来源：中国科学院上海光学精密机械研究所
