Forskere fremstiller co-doteret aluminiumsilikatfiber med høj laserstabilitet til laser med flere kW-niveauer

Multi-kilowatt (kW) (≥3kW) niveau fiberlasere med høj stabilitet er væsentlige i mange applikationer, og Yb-doteret fiber er nøgleanordningen i sådanne fiberlasere. De utrolige fremskridt i de sidste par årtier inden for fiberfremstillingsteknologi har ført til en eksponentiel stigning i udgangseffekten af ​​kontinuerlige bølgede (CW) fiberlasere. Imidlertid, med yderligere skalering af udgangseffekten, fotomørkning (PD) blev fundet at være en af ​​de kritiske grænsefaktorer for langsigtet laserpålidelighed under multi kW-niveau udgangseffekt.

PD-effekten manifesteres som en udviklingsproces af pumpe-induceret overskydende tab afhængigt af pumpestyrke og dopantkoncentrationer. Det kan tilskrives farvecentre, der stammer fra den kooperative energioverførselsproces, som er fra exciteret Yb ³⁺ til atomdefektforstadierne i fiberkernen. Co-doping Ce kan kraftigt forbedre PD-modstanden i Yb/Al co-doteret fiber, på trods af mekanismen for PD-resistens realiseret ved co-doping er Ce stadig ikke blevet godt forstået endnu.

HUN Shengfei, sammen med samarbejdspartnere fra Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) fra det kinesiske videnskabsakademi, fremstillet en 30/600 aktiv fiber med høj laserstabilitet, navngivet som Yb/Ce-AS@LAS-fiber ved lavtemperatur chelatgasfaseudfældning (LT-CGPD) teknik til syntetisk evaluering af Ce-tilsætning i Yb-dopet fiber med flere kW-niveau. Og endelig, baseret på den Ce co-doterede Yb/Al fiber, de viste et fremragende resultat ved 1, 079,80 nm. Værkerne blev offentliggjort i Journal of Lightwave Technology.

Forskerne fremstillede serielle co-dopede Yb/Al-fibre med gradient Ce-koncentration og beviste, at Ce-tilsætningen effektivt kan forbedre fiberens PD-modstand.

Med master oscillator effektforstærker (MOPA) konfiguration, de opnåede med succes den højeste CW lasereffekt på 5,04 kW output ved 1079,80 nm med en hældningseffektivitet på 81,1%. Samtidigt, den langsigtede stabilitet af højeffekt fiberforstærkere blev effektivt forbedret på samme tid, angiver de undertrykkende virkninger af Ce-tilsætning på PD og yderligere termisk belastning.

De slog ikke kun en fiberlasereffektrekord, men banede også en vej mod bedre kommercielle højeffektfiberlasere, baseret på den selvfremstillede Yb/Ce co-doterede aluminosilikatfiber fremstillet ved LT-CGPD teknik.