基于光子带隙效应的移频光纤激光器研究

制作高功率的"移频光纤激光器"，关键在于修正稀土离子的荧光增益谱，利用光子带隙效应可以抑制强增益区的寄生激光。目前，国际上在该领域研究上遇到的"瓶颈"问题是：1）掺镱光子带隙光纤内包层中掺锗玻璃线对泵浦光存在吸收浪费；2）此类光纤难以实现大模面积设计，因而制约了"移频光纤激光器"功率的进一步提升。本项目提出一种新的光纤设计构思，通过在纤芯内加适度折射率下陷，可实现大模平顶设计，减少包层内锗玻璃线数目，新颖激光器设计方案更有助减小泵浦浪费，因而有望突破上述"瓶颈"。为此将1）研究光子带隙效应对镱离子荧光增益谱的人工修正，设计和制作全固大模场光子带隙光纤，模场直径超过25μm；2）研制输出功率超过10W，输出波长为976nm以及1150nm的全光纤化"移频光纤激光器"；研制输出功率W级，波长在1030-1180nm的可调光纤激光器。该研究对获得新型谱线高功率激光器具有重要意义。

制作“移频光纤激光器”，关键在于修正稀土离子的荧光增益谱，利用光子带隙效应可以抑制强增益区的寄生激光。本项目提出一种新的光纤设计构思，通过在纤芯内加适度折射率下陷，减少包层内锗玻璃线数目，新颖激光器设计方案更有助减小泵浦浪费。在项目实施过程中，设计和制作了全固光子带隙光纤，能够对镱离子荧光增益谱进行人工修正。项目中研究光子带隙光纤的拉制工艺，实现对其结构参数的精确控制；研究各光纤之间的低损耗熔接技术。通过对镱的ASE谱进行充分抑制，有效抑制了光纤激光器的中不利的寄生振荡，最终实现了2.66W的激光输出。这一技术对于扩展激光应用波段、开发新型激光具有重要意义。项目执行中共发表和在发表SCI论文20项，在国际知名会议和中文核心期刊上发表EI论文10篇以上。此外在本项目支持下授权专利5项，其中发明专利2项，实用新型专利3项。