光纖激光器具有理想的光束質量、超高的轉換效率、免維護、高穩定性以及冷卻效率高、體(ti) 積小等優(you) 點，具有許多其他激光器無可比擬的技術優(you) 越性。

　　2μm摻銩光纖激光器由於(yu) 其高效率、高輸出功率、對人眼安全、且位於(yu) 透過率良好的“大氣窗口”等特性在科研領域有著巨大吸引力，它在材料處理、遙感、生物醫學和國防領域有著廣泛應用前景。

　　摻銩光纖激光器相關(guan) 研究

　　一 基質材料

　　（1）鍺酸鹽（Germanate）

　　與(yu) CVD製作摻雜石英光纖方法不同，這種玻璃基質可通過混合熔融化學物質來製作。由於(yu) 不規整的晶格結構，這種多組分玻璃可以摻雜高濃度的銩離子，這樣就能實現短增益光纖內(nei) 的泵浦光較強的吸收，同時充分利用了高摻銩能級係統中的交
叉弛豫過程，提高量子效率。

　　但是由於(yu) 鍺氧化物的光敏特性，鍺酸鹽光纖存在光子暗化比較嚴(yan) 重的問題。

　　基於(yu) 這種光纖，蔣仕彬博士於(yu) 2007年在實驗中實現了斜率效率68%、功率64W的摻銩光纖激光輸出。

　　（2）石英（Silica）

　　石英光纖機械強度高與(yu) 普通單模石英光纖材料相同，能實現低損耗熔接，製作成本低，適用於(yu) 光纖激光器的大規模生產(chan) 。

　　石英光纖也存在摻銩濃度不高、低斜率效率和較強的上轉換的問題，而且由於(yu) 上轉換產(chan) 生了光子暗化效應。

　　基於(yu) 這種光纖，G.Rines等人在2008年實現了斜率效率50.7%、功率885W的摻銩光纖激光輸出。

　　（3）矽酸鹽（Silicate）

　　矽酸鹽玻璃材料相對於(yu) 石英材料具有低處理溫度、低成本、高稀土離子溶解性、更適合於(yu) 雙包層光纖、基本上沒有光子暗化等優(you) 勢。但是相對機械強度較低一些。

　　矽酸鹽玻璃材料相對於(yu) 鍺酸鹽材料具有高的機械強度、更適和於(yu) 矽基石英光纖熔接。從(cong) 而可以實現增益光纖與(yu) 用於(yu) 製作布拉格光纖光柵(FBGs)的標準石英光纖之間的高強度熔接。

　　矽酸鹽光纖集中了鍺酸鹽和矽基石英光纖的優(you) 勢，它更適合用於(yu) 摻銩光纖激光器。

      二 纖芯結構

　　通過改進的增益光纖內(nei) 部結構，我們(men) 可以改進泵浦效率，改善摻銩光纖激光器的工作特性。常見的光纖結構有普通雙包層、雙包層+偏芯結構、保偏、單模。

　　其中，雙包層+偏芯結構具有較高的泵浦效率，通過在內(nei) 包層裏加人介質棒，可以提高單位長度泵浦吸收效率。從(cong) 而提高摻銩光纖激光器的斜率效率。

　　利用這種光纖，蔣仕彬博士於(yu) 2009年在實驗中實現了斜率效率68.3%的光纖激光輸出，量子效率達到180%以上。

　　三 窄線寬

　　在短腔(厘米級別)DBR光纖激光器分別使用包層泵浦和纖芯泵浦的結構，均可實現高效單頻激光工作。這種光纖單位長度增益超過了2dB／cm，在實驗中，蔣仕彬博士將2cm長的一段光纖用於(yu) 單頻光纖激光器，小於(yu) 3kHz線寬、纖芯泵浦摻銩DBR光纖激光器實現了。據相關(guan) 的記錄，這種線寬是至今最窄的2μm光纖激光器線寬。

       四 調Q摻銩光纖激光器

　　通過應力雙折射來實現短腔偏振控製實現了工作在2μm波段的全光纖單模調Q激光器。這種調Q激光器可以工作在一個(ge) 較寬的重複頻率範圍(10Hz～100kHz)，同時輸出功率為(wei) 幾毫瓦。這種調Q窄線寬脈衝(chong) 的功率可以通過多級摻銩光纖放大器來放大。

　　五 鎖模摻銩光纖激光器

　　通過使用一根長30cm的最近開發的摻銩矽酸鹽摻銩光纖，我們(men) 實現了基於(yu) 可飽和吸收鏡(SESAM)的自起振被動鎖模光纖激光器。得到的鎖模脈衝(chong) 工作在1980nm波段，脈衝(chong) 寬度為(wei) 1.5ps，單脈衝(chong) 能量0.76nJ。