大能量、高峰值功率超短脈衝(chong) 激光在遠距離激光雷達、地震探測、主動照明等領域具有重要應用價(jia) 值。主振蕩脈衝(chong) 放大係統（MOPA）是超短脈衝(chong) 激光的主要運行方式，其中有源增益光纖是關(guan) 鍵核心部件。目前，傳(chuan) 統有源石英光纖存在稀土離子溶解度有限、難以保證低數值孔徑（NA）纖芯製備的均勻性等問題，導致其使用長度較長（數米），纖芯直徑通常小於(yu) 40μm，具有較低的非線性閾值，進而限製其輸出的脈衝(chong) 能量。相比之下，多組分氧化物玻璃具有稀土摻雜濃度高、光學均勻性好等優(you) 勢，能夠獲得模場麵積大、吸收係數高的大模場增益光纖，從(cong) 而大幅提升大能量脈衝(chong) 放大的非線性閾值。

　　然而，大模場光纖的製備難點在於(yu) 降低數值孔徑的同時保持極高的均勻性。例如，要實現NA為(wei) 0.03的單模摻Yb光纖，則需要纖芯與(yu) 包層玻璃的折射率差值小於(yu) 3×10-4，這要求玻璃本身的光學均勻性達到10-5量級。

研究團隊從(cong) 大尺寸、高光學均勻性磷酸鹽激光玻璃的製備工藝出發，采用光學均勻性約為(wei) 1×10-6的高摻Yb磷酸鹽玻璃作為(wei) 光纖基質，在自研高摻Yb大模場磷酸鹽光纖中實現了平均功率27.3W的脈衝(chong) 激光放大輸出。該係統采用摻Yb大模場磷酸鹽雙包層光纖（30/135/280μm）與(yu) 匹配無源石英光纖（20/130μm）異質熔接的全光纖方案（熔點損耗為(wei) 0.3 dB），結構如圖1所示。其中，信號光波長為(wei) 1030nm、脈寬為(wei) 30ps、重複頻率為(wei) 27MHz，摻Yb磷酸鹽光纖的纖芯和內(nei) 包層的NA分別為(wei) 0.03和0.41，纖芯中Yb2O3質量分數為(wei) 6%，背景損耗為(wei) 0.61300nm，使用長度為(wei) 30cm；采用976 nm包層泵浦，獲得放大後脈衝(chong) 激光的平均功率如圖2所示，最大輸出平均功率為(wei) 27.3W，斜率效率為(wei) 71.4%，同時未觀察到受激布裏淵散射等非線性效應。該結果體(ti) 現出了磷酸鹽玻璃在高摻雜能力、高光學均勻性以及高非線性閾值的優(you) 勢。

圖 2. 放大的脈衝(chong) 激光的平均功率隨泵浦功率的變化，插圖是輸出激光的光斑和光譜

Fig. 2. Average power of amplified pulsed laser versus pump power with spot and spectrum of output laser shown in inset