激光單晶光纖是介於(yu) 傳(chuan) 統固體(ti) 激光器所用的塊體(ti) 晶體(ti) 與(yu) 光纖激光器所用的玻璃光纖之間的新型增益介質，是將晶體(ti) 材料製備成為(wei) 纖維狀的單晶體(ti) ，直徑在幾十微米到2毫米之間。它繼承了單晶材料的理化性質、光學性能和光纖材料的形態特征，具有熱導率高、散熱效率高、非線性增益係數小等優(you) 勢，這使得以單晶光纖為(wei) 工作介質的激光器件可以兼具固體(ti) 激光器的高峰值功率與(yu) 光纖激光器的高平均功率。

近期，中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員蘇良碧、武安華帶領的科研團隊，通過與(yu) 國內(nei) 外同行的通力協作，研製了新型激光加熱基座（LHPG）單晶光纖生長爐，並成功製備出直徑0.2 mm、長度710 mm 的Yb:YAG單晶光纖。該單晶光纖長徑比＞3000，直徑波動在±5%以內(nei) ，在目前已知國內(nei) 同類單晶光纖中具有最高的長徑比，且表現出可彎折的柔韌特性，有利於(yu) 實現全固態、高緊湊型高功率激光器件的製備。

材料高通量製備技術可有效加速材料研發-應用進程，被列為(wei) “材料基因組計劃”的三大技術要素之一。該團隊通過改進多坩堝下降法技術，設計特殊的甚多微孔石墨坩堝，實現了稀土摻雜CaF2、SrF2等氟化物單晶光纖的高通量製備，單爐次製備的單晶光纖數量達到102量級，並可在同一爐次製備不同摻雜濃度、不同直徑的單晶光纖，單晶光纖的直徑範圍為(wei) 0.9~1.9 mm，最大長度達到60mm。該“甚多微孔坩堝法”製備技術一方麵可以在幾乎相同的實驗條件下一次性開展多組分、不同形態單晶光纖的高通量製備，提高實驗結果的可靠性、重複性與(yu) 效率，另一方麵也為(wei) 這一具有潛在應用前景的中紅外單晶光纖的大批量製備提供了技術基礎。通過與(yu) 山東(dong) 師範大學教授劉傑團隊合作，研究人員采用摻雜濃度3.0 at% ~ 4.0 at%的Er3+:SrF2和Tm3+:CaF2單晶光纖，分別在中紅外2.8 μm和1.9 μm波段實現了激光效率最高為(wei) 34.9%和64.4%的連續激光輸出。

相關(guan) 研究工作以簡報的形式發表在《人工晶體(ti) 學報》（人工晶體(ti) 學報，2020, 49: 175），和國際學術期刊《光學材料》、《光學快訊》(Optical Materials, 2019, 95: 109255; Optics Express, 2020, 28: 6684-6695)上。

以上係列研究工作得到國家自然科學基金重點項目（61635012）和中科院戰略性先導專(zhuan) 項（XDB16030000）、裝備研製項目（YJKYYQ20170019）、重點國際合作項目（121631KYSB20180045）的資助。

自主研製的激光加熱基座(LHPG)單晶光纖生長爐

Φ 0.2 mm × 710 mm Yb:YAG單晶光纖晶體(ti)

采用“甚多微孔坩堝法”同一爐次高通量製備的Ф 0.9 mm和Ф 1.9 mm Tm3+:SrF2單晶光纖(a)、Ф 1.9 mm Er3+:SrF2單晶光纖(b)以及Ф 1.9 mm Tm3+:CaF2單晶光纖(c)。

Er3+:SrF2單晶光纖的2.8 μm CW激光輸出功率(a)和Tm3+:CaF2單晶光纖的1.9 μm CW激光輸出功率(b)