Nylig har et forskerteam fra High Power Laser Unit Technology Laboratory ved Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) ved det kinesiske vitenskapsakademiet (CAS) utarbeidet en ytterbium-dopet kvartsfiber med høy konsentrasjon ved å bruke forbedret kjemisk dampavsetning (MCVD)-teknologi kombinert med en væskefase-dopingprosess, og bygde en fiberlaser med ultrakort hulrom med fiberen, som oppnår en enkeltfrekvens og en høyfrekvenslåst laserutgang i 1-µm-båndet, hhv. Resultatene presenteres som "Høy ytterbiumkonsentrasjon Yb/Al/P/Ce co-dopet silikafiber for 1-μm ultrakort hulrom fiberlaserapplikasjon". Høy ytterbiumkonsentrasjon Yb/Al/P/Ce co-dopet silikafiber for 1-μm fiberlaserapplikasjon med ultrakort hulrom" ble publisert i Optics Express.
Høyytelses enkeltfrekvens- og høyfrekvente moduslåste fiberlasere krever ytterbium-dopede fibre med høye forsterkningskoeffisienter, høy konverteringseffektivitet og lav fotonformørking. På grunn av den lave oppløsningen av ioner av sjeldne jordarter i kvartsmatrisen, vil den sjeldne jordarts-ionklyngeeffekten forårsaket av høy dopingkonsentrasjon alvorlig påvirke laserytelsen til fiberen. Forskerteamet utarbeidet en Yb/Al/P/Ce-samdopet kvartsfiber ved å optimalisere kjernekomponentene, der Yb-ion-dopingkonsentrasjonen er 2,5 vekt%, og kjerneabsorpsjonskoeffisienten når 1400 dB/m ved 976 nm.
Figur 1. Kjennetegn på høyt dopet Yb/Al/P/Ce kvartsfiber. a) brytningsindeksfordeling, b) dopingelementfordeling, c) kjernetapsspektrum, og d) kjerneabsorpsjonsspektrum.
For å karakterisere laserytelsen til den egenutviklede høykonsentrasjonsfiberen i praktiske anvendelsesscenarier, brukte forskerne fiberen til å bygge to ultrakorte resonanshulrom med helfiberstrukturer for lasereksperimenter. Først ble et distribuert Bragg Reflection (DBR) laserhulrom konstruert ved bruk av en 1-cm ytterbium-dopet fiber, og en enkelt longitudinell modus laserutgang med en effekt på 75 mW og en linjebredde på 14 kHz ble oppnådd. Deretter ble en passiv moduslåst fiberlaser basert på et halvledermettbart absorberende speil (SESAM) konstruert med en forsterkningsfiberlengde på 8,4 cm, og en pulset laserutgang med en repetisjonsfrekvens på 1,23 GHz og en pulsbredde på 6,4 ps ble oppnådd. Resultatene av denne studien viser at fremstillingen av ytterbium-dopet kvartsfiber med høy konsentrasjon med utmerket laserytelse forventes å bli brukt på høypresisjonsfiberføling, optisk frekvenskam og andre områder innen forskning og utvikling av fiberlaser med høy ytelse.
