掺杂和结构硅浆光纤用于光纤激光源

特种光纤，通常是掺杂稀土离子的硅浆基光纤，因 1980 年代 Sir David N. Payne 团队的工作而成为光纤放大器和激光器的核心。其发射波长取决于所使用的稀土、稀土掺入的玻璃基体以及光纤在宏观、微观和纳米尺度上的结构，以及光纤激光器的体系结构。通常，光纤激光器在单个波长运行。典型例子是约 1550 nm 工作的erbium光纤激光器（掺杂稀土离子的改性硅浆玻璃中）或约 1060 nm 工作的镱光纤激光器（镱离子在改性硅浆玻璃中）。当 erbium 和 ytterbium 离子随机分布在硅浆玻璃基体中并在 ytterbium吸收带上泵浦时，激光通常仅在 1550 nm（erbium 发射）产生，通过 ytterbium向 erbium 能量转移实现，该过程受到在玻璃基体中加入磷酸五氧化物改性的支持。然而，当 erbium 和 ytterbium 离子在光纤芯中以微观或纳米尺度被特定结构化时，可以实现受控输出参数的双波长激光操作。我们演示了以结构化芯部 Er3+ 和 Yb3+掺杂光纤实现 1042 nm 和 1550 nm 同时受控输出的双波长操作。该方法使得能够制造出在多个波长上发射并具有受控特性的活性光纤成为可能。