光子晶體光纖激光器材料的研究進展

　  現(xiàn)在世界上幾個較先進的研究機構(gòu)都在進行非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行，排除掉Yb3+變?yōu)閅b2+的變價問題，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的散射。

　　因此，選擇納米尺度的粉末材料，在保證不變價的條件下，使用高出材料熔點的高溫進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年多時間的實驗，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處具有強烈的吸收作用

　　此方法具有制作簡單靈活的特點，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)、易實現(xiàn)偏振輸出，可進行多芯相干合成等，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)定性要遠遠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。