上海光機所在高亮度大模場光子晶體石英光纖製作方面取得重要進展

上海光機所高功率激光單元技術研發中心石英光纖材料課題組在大模場有源光子晶體光纖的研製方面取得了重要進展，成功製備獲得了纖芯直徑大於50 μm、NA小於0.03的大芯徑光子晶體光纖，並在皮秒脈衝放大器中實現平均功率超過百瓦、單脈衝能量大於μJ量級的高光束質量輸出（M2＜1.5）。該項突破打破了國際上僅由NKT公司等極少數公司掌握的高亮度大模場光子晶體光纖製備技術壟斷，為我國發展大能量超短脈衝光纖激光放大器奠定了核心激光材料基礎。

為了實現高光束質量的激光輸出，並且儘可能克服端面激光損傷和非線性效應這兩個因素對功率提高帶來的限制，在設計光纖時，應盡量減小數值孔徑NA，並相應增大纖芯直徑，從而使得基橫模模場直徑變大。這種通過降低NA實現大纖芯直徑的技術稱為大模場面積光纖（large-mode-area fiber，LMAF）技術。由於大模場光子晶體光纖在軍事、工業加工等方面的重要應用潛力，國際上對大模場光子晶體光纖的研究極為關注，歐美等國先後提出了多種結構的大模場PCF，其中NKT公司推出的40/200和85/260兩款光纖應用最為廣泛，佔據了絕大部分市場，上述兩款光纖在國內的售價極高。國內光子晶體有源光纖的製備技術方面嚴重滯後，無法製備纖芯直徑大於30μm的極低NA的大模場光子晶體光纖，長期依賴進口產品，極大限制了國內超短脈衝光纖激光放大器的研發。

「十二五」以來，高功率激光單元技術研髮根據上海光機所「一三五」總體發展戰略指引，在中科院「重點部署項目」的支持和牽引下，在國內率先開展了百微米纖芯直徑的大模場光子晶體光纖製備技術攻關，先後突破了大直徑低NA稀土摻雜石英玻璃芯棒的製備技術、空氣孔微結構光子晶體光纖的拉制技術以及相關的檢測和評估技術，建立和逐步完善了一整套有源光纖預製棒製備、光纖拉制及性能檢測平台，為上海光機所培養了一支特種光纖材料研製方面的專業人才隊伍，為推動 「先進光纖激光與光子學技術」的學科發展奠定了關鍵材料的堅實基礎。

摻鐿光子晶體光纖及塌縮端面

（來源：上海光機所）

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