新型高掺Tm3+石英光纤制备及2.0μm激光性能研究

稀土掺杂石英光纤具有物化性能稳定、机械强度高、易于系统集成等优点,是目前光纤激光器最核心的增益介质,但其稀土掺杂浓度一般较低(<2％).利用溶胶凝胶法和高温烧结工艺制备了Tm3+掺杂浓度为8.29×1020 cm-3的高硅氧玻璃,并表征了其光谱性能.采用溶胶镀膜和二次熔融拉锥方法制备了芯径约为4μm、外径为125μm的石英光纤,其可与商用无源光纤进行熔接.利用全光纤化线性腔结构,以制备的不同长度掺Tm3+石英光纤作为增益介质,均可实现1947 nm激光输出,光信噪比约为70 dB;当光纤长度为4.6 cm时,斜率效率高达14.1％;同时搭建了掺铥光纤放大器,测得光纤小信号净增益系数为0.48 dB/cm.研究结果表明,该新型光纤制备方法可为高浓度掺铥石英光纤提供新途径,有望推动其在2.0μm单频及高重频锁模光纤激光器中的应用.