上海硅酸盐研究所利用激光加热基座法(LHPG)成

单晶光纤直径在百微米量级或更小直径下才能真正发挥“准一维形态”单晶材料的尺寸优势，以望实现理论输出极限，因此制备直径在百微米量级或更小直径的单晶光纤显得尤为重要。导模法、微下拉法等方法因受模具、坩埚材料的限制难以制备百微米量级的单晶光纤；而LHPG方法制备单晶光纤的过程中无需使用坩埚，单晶光纤的外形主要通过籽晶与料棒的拉速比来控制，可有效解决其他光纤生长方法过程中存在的熔体浸润性、模具加工精度等问题，实现直径百微米量级单晶光纤的制备，在制备高长径比的单晶光纤时具有独特的优势。此外，LHPG方法还具有生长速度快、原料用量小、设备功率低等优点。目前采用LHPG方法己经生长出数十种单晶光纤，涉及激光、高温探测等多个应用领域。

图1 自主研制的激光加热基座单晶光纤炉

中国科学院上海硅酸盐研究所激光与光学晶体课题组武安华研究员、苏良碧研究员与中国电子科技集团第26研究所开展技术合作，共同研制了新型激光加热基座(LHPG)单晶光纤生长炉，在不断优化设备激光加热系统，调整生长参数的基础上，成功制备出直径约0.2 mm，长710 mm的Yb∶YAG单晶光纤，LHPG单晶光纤生长炉设备结构如图1所示。该Yb∶YAG单晶光纤长径比>3000，且直径波动在±5%以内，迄今为止在国内外见诸报道的同类单晶光纤中，具有最高的长径比，且表现出一定的可弯折柔韧特性，在机械性能上已具备光纤的特征。φ0.2 mm×700 mm Yb∶YAG单晶光纤晶体照片如图2所示。

图2φ0.2 mm×710 mm Yb∶YAG单晶光纤晶体照片

图3 高倍率光学显微镜下Yb∶YAG单晶光纤

在高倍率光学显微镜下观察Yb∶YAG单晶光纤，该光纤外形均匀规则，且生长状态稳定，透明性较高，如图3所示。

本文所报道的高长径比Yb∶YAG单晶光纤，其展现出的柔性特征将有利于实现全固态、高紧凑性的高功率激光器件。后续通过不断优化单晶光纤的质量，将大幅推进单晶光纤作为高性能光功能材料的实用化进程。

单晶光纤直径在百微米量级或更小直径下才能真正发挥“准一维形态”单晶材料的尺寸优势，以望实现理论输出极限，因此制备直径在百微米量级或更小直径的单晶光纤显得尤为重要。导模法、微下拉法等方法因受模具、坩埚材料的限制难以制备百微米量级的单晶光纤；而LHPG方法制备单晶光纤的过程中无需使用坩埚，单晶光纤的外形主要通过籽晶与料棒的拉速比来控制，可有效解决其他光纤生长方法过程中存在的熔体浸润性、模具加工精度等问题，实现直径百微米量级单晶光纤的制备，在制备高长径比的单晶光纤时具有独特的优势。此外，LHPG方法还具有生长速度快、原料用量小、设备功率低等优点。目前采用LHPG方法己经生长出数十种单晶光纤，涉及激光、高温探测等多个应用领域。图1 自主研制的激光加热基座单晶光纤炉中国科学院上海硅酸盐研究所激光与光学晶体课题组武安华研究员、苏良碧研究员与中国电子科技集团第26研究所开展技术合作，共同研制了新型激光加热基座(LHPG)单晶光纤生长炉，在不断优化设备激光加热系统，调整生长参数的基础上，成功制备出直径约0.2 mm，长710 mm的Yb∶YAG单晶光纤，LHPG单晶光纤生长炉设备结构如图1所示。该Yb∶YAG单晶光纤长径比>3000，且直径波动在±5%以内，迄今为止在国内外见诸报道的同类单晶光纤中，具有最高的长径比，且表现出一定的可弯折柔韧特性，在机械性能上已具备光纤的特征。φ0.2 mm×700 mm Yb∶YAG单晶光纤晶体照片如图2所示。图2φ0.2 mm×710 mm Yb∶YAG单晶光纤晶体照片图3 高倍率光学显微镜下Yb∶YAG单晶光纤在高倍率光学显微镜下观察Yb∶YAG单晶光纤，该光纤外形均匀规则，且生长状态稳定，透明性较高，如图3所示。本文所报道的高长径比Yb∶YAG单晶光纤，其展现出的柔性特征将有利于实现全固态、高紧凑性的高功率激光器件。后续通过不断优化单晶光纤的质量，将大幅推进单晶光纤作为高性能光功能材料的实用化进程。

文章来源：《硅酸盐学报》 网址: http://www.gsyxbzz.cn/qikandaodu/2020/1017/346.html