上海光機所高功率激光單元技術研發(fā)中心石英光纖材料課題組，近日在大模場有源光子晶體光纖的研制方面取得了重要進展，成功制備獲得了纖芯直徑大于50μm、NA小于0.03的大芯徑光子晶體光纖，并在皮秒脈沖放大器中實現平均功率超過百瓦、單脈沖能量大于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公司等極少數企業(yè)掌握高亮度大模場光子晶體光纖制備技術的壟斷，為我國發(fā)展大能量超短脈沖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，并且盡可能打破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，并相應增大纖芯直徑，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。由于大模場光子晶體光纖在軍事、工業(yè)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，歐美等國先后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，占據了絕大部分市場，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制備技術嚴重滯后，無法制備纖芯直徑大于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沖光纖激光放大器的研發(fā)。
“十二五”以來，高功率激光單元技術研發(fā)根據上海光機所“一三五”總體發(fā)展戰(zhàn)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制備技術攻關，先后突破了大直徑低NA稀土摻雜石英玻璃芯棒的制備技術、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，逐步建立和完善了一整套有源光纖預制棒制備、光纖拉制及性能檢測平臺，為上海光機所培養(yǎng)了一支特種光纖材料研制方面的專業(yè)人才隊伍，為推動 “先進光纖激光與光子學技術”的學科發(fā)展奠定了關鍵材料基礎。
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