リン酸塩ファイバ、超短パルスファイバアンプに使える

January, 15, 2024, 上海--高エネルギー、高ピークパワーの超短パルスレーザは、長距離LiDAR、材料加工などで重要な用途がある。主発振パルス増幅(MOPA)は、通常、利得ファイバが重要なコンポーネントである超短パルスレーザで使用される。
活性シリカファイバは、希土類への溶解性、均一性、開口数が非常に小さいという課題に直面しており、その結果、非線形閾値が低く、出力パルスエネルギーが低くなる。代替として、多成分酸化物ガラスは、高いドーピング濃度、良好な光学的均一性という利点があり、大きなモードフィールドエリアと高出力パルス増幅の高い非線形閾値を得ることが可能。

先頃、中国科学院上海光学精密機械研究所が率いる研究チームが、大モードフィールドエリアの高Ybドーピングリン酸塩ファイバの調製に成功した。この研究は、Chinese Journal of Lasersに掲載された。

チームの実験では、独自開発のYbドープリン酸塩ダブルクラッドファイバで27W以上の平均出力が達成された。この増幅器は、ヘテロ融合によるYbドープリン酸ファイバと整合したパッシブシリカファイバ(20/130μm)の全ファイバ構成を採用している(各融合点の損失は0.3dB未満)。コアと内側/外側のクラッドの直径は、それぞれ30μmと135/280μm。コアとインナークラッドの開口数はそれぞれ0.03と0.41であり、ファイバコア中のYb2O3の濃度は6wt%、バックグラウンド損失は0.6dB/m@1300 nmであり、長さは30cm。976 nmのクラッドポンピングを使用して、増幅されたパルスレーザの平均出力が得られる。最大平均出力電力は27.3Wで、スロープ効率は71.4%。同時に、誘導ブリルアン散乱などの非線形効果は観察されない。

さらに、シリカファイバと比較して、研究対象のYbリン酸ファイバは、Ybの濃度がはるかに高く、ファイバ長が短く、非線形閾値が高く、高エネルギー超短パルス増幅器の優れたファイバホストを示している。
この研究は、Lバンド波長で動作するファイバ増幅器のホスト材料に結びつく。