Nyligen har ett forskarlag från High Power Laser Unit Technology Laboratory vid Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) förberett en ytterbiumdopad kvartsfiber med hög koncentration genom att använda förbättrad kemisk ångavsättning (MCVD)-teknologi kombinerat med en vätskefas-dopningsprocess och byggde en fiberlaser med ultrakort kavitet med fibern, som uppnår en enkelfrekvens och en högfrekvenslåst laserutgång i 1-µm-bandet, respektive. Resultaten presenteras som "Hög ytterbiumkoncentration Yb/Al/P/Ce samdopad kiseldioxidfiber för 1-μm laserapplikation med ultrakort kavitetsfiber". Hög ytterbiumkoncentration Yb/Al/P/Ce samdopad kiseldioxidfiber för 1-μm laserapplikation med ultrakort kavitetfiber" publicerades i Optics Express.
Högpresterande enkelfrekvens- och högfrekvensmodlåsta fiberlasrar kräver ytterbiumdopade fibrer med höga förstärkningskoefficienter, hög konverteringseffektivitet och låg fotonmörkning. På grund av den låga upplösningen av joner av sällsynta jordartsmetaller i kvartsmatrisen kommer den klustringseffekt av sällsynta jordartsmetaller som orsakas av hög dopningskoncentration att allvarligt påverka fiberns laserprestanda. Forskargruppen förberedde en Yb/Al/P/Ce-samdopad kvartsfiber genom att optimera kärnkomponenterna, där Yb-jondopningskoncentrationen är 2,5 viktprocent och kärnabsorptionskoefficienten når 1400 dB/m vid 976 nm.
Figur 1. Egenskaper för högdopad Yb/Al/P/Ce kvartsfiber. a) brytningsindexfördelning, b) dopningselementfördelning, c) kärnförlustspektrum och d) kärnabsorptionsspektrum.
För att karakterisera laserprestandan hos den egenutvecklade högkoncentrationsfibern i praktiska tillämpningsscenarier, använde forskarna fibern för att bygga två ultrakorta resonanshålrum med helfiberstrukturer för laserexperiment. Först konstruerades en DBR-laserkavitet (Distributed Bragg Reflection) med användning av en 1-cm ytterbiumdopad fiber, och en enda longitudinell laserutgång med en effekt på 75 mW och en linjebredd på 14 kHz uppnåddes framgångsrikt. Därefter konstruerades en passiv modlåst fiberlaser baserad på en halvledarmättnad absorberande spegel (SESAM) med en förstärkningsfiberlängd på 8,4 cm, och en pulsad laserutgång med en repetitionsfrekvens på 1,23 GHz och en pulsbredd på 6,4 ps var uppnått. Resultaten av denna studie visar att beredningen av ytterbiumdopad kvartsfiber med hög koncentration och utmärkt laserprestanda förväntas tillämpas på högprecisionsfiberavkänning, optisk frekvenskam och andra områden inom forskning och utveckling av högpresterande fiberlaser.
