近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術(shù)實驗室在基于材料性能預測摻鐿磷酸鹽光纖的激光性能研究方面取得新進展。研究為了改善摻鐿磷酸鹽光纖的激光性能，基于47根摻鐿改性磷酸鹽光纖的基本性能參數(shù)和激光性能實驗數(shù)據(jù)，分別對光纖閾值附近的激光波長、激光閾值和斜率效率建立了激光性能預測模型。該研究為特殊波段的激光輸出，激光材料的制備以及光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一定的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國陶瓷學會會刊》（Journal of the American Ceramic Society）上。

光纖激光性能主要的限制性因素是激光材料和光纖結(jié)構(gòu)。目前，從實驗角度上探討研究光纖尺寸結(jié)構(gòu)對激光性能影響的研究較少。為了控制變量，采用同一根預制棒拉制不同直徑和長度的光纖，且在同一個激光光路中進行激光測試。在實驗過程中，研究人員基于47根摻鐿改性磷酸鹽光纖的基本性能參數(shù)和激光性能實驗數(shù)據(jù)（包括光纖閾值附近的激光波長、激光閾值和斜率效率），建立了光纖激光性能預測模型。結(jié)果表明，小芯徑的短光纖更易獲得較短的激光波長輸出，且抑制短波激光輸出會使激光性能產(chǎn)生大幅度的提升。基于該結(jié)果優(yōu)化光纖的基本參數(shù)和實驗光路，可使其斜率效率比原來提高35%。該模型可拓展至多組分光纖激光輸出波長的預測，為特殊波段的激光輸出和激光材料的制備和光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。

研究工作得到國家自然科學基金的資助。

論文鏈接

摻鐿磷酸鹽光纖激光性能的計算值和預測值比較圖：（a）光纖損耗效應修正系數(shù)；（b）激光閾值附近的輸出波長；（c）激光閾值；（d）激光斜率效率