科学研究

共掺Na+离子实现掺镱光纤中光子暗化效应的有效抑制

来源:武汉光电国家研究中心   作者:激光与太赫兹技术功能实验室  发布时间:2017年08月11日  点击量:

抑制掺镱光纤激光器中光子暗化效应的方法众多,包括光漂白、共掺杂剂、热漂白、载氢/载氧等手段。其中共掺离子的方法是相对容易且便捷的。目前提出的共掺杂剂包括Ce、P、Mg等,但是这些离子的加入会提升光纤的数值孔径、引入背景损耗进而降低光纤的激光效率,虽然光子暗化效应得到一定程度的抑制,但这是以牺牲激光功率输出为代价的。因此,在保证光纤良好激光性能的前提下,消除双包层掺镱光纤中的光子暗化现象是目前光纤激光器发展急需解决的问题。

武汉光电国家实验室光纤激光技术团队(FLTG)的李进延、李海清等老师带领博士生赵楠等人提出利用碱金属Na离子共掺实现对掺镱光纤中光子暗化现象的有效漂白作用。实验结果显示,通过共掺Na离子,掺镱光纤在633nn、702nm、810nm和1041nm处的附加损耗分别降低到115.54dB/m、86.87dB/m、25.51dB/m和2.92dB/m,相比常规不掺杂Na离子的掺镱光纤,其附加损耗得到超过30%的抑制。此外,通过测试共掺Na离子掺镱光纤的背景损耗和激光效率,发现Na离子的掺杂不会增加光纤背景损耗及降低其斜率效率。以上均证明共掺Na离子可以在保证光纤性能的基础上实现对光子暗化效应的抑制,是实现掺镱光纤激光器功率稳定的有效手段。

2017年7月24日,该研究成果以论文 “Mitigation of photodarkening effect in Yb-doped fiber through Na+ ions doping” 发表在美国光学学会(OSA)旗下杂志《光学快报》(Optics Express Vol. 25, Issue 19, (2017) )上。该项研究得到了国家重点研发计划(No.2016YFB0402201)项目的支持。

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图. (a)Yb/Al共掺光纤的光子暗化附加损耗(b)Yb/Al/Na共掺光纤的光子暗化附加损耗