Nedávno výskumný tím z Laboratória technológie vysokovýkonných laserových jednotiek Šanghajského inštitútu optiky a presných strojov (SIPM) Čínskej akadémie vied (CAS) pripravil vysoko koncentrované kremenné vlákno dopované ytterbiom pomocou zlepšeného chemického nanášania pár. (MCVD) kombinovaná s procesom dopovania v kvapalnej fáze a vytvorila vláknový laser s ultrakrátkou dutinou s vláknom, ktorý dosahuje jednofrekvenčný a vysokofrekvenčne blokovaný laserový výstup v pásme 1-µm, resp. Výsledky sú prezentované ako "vysoká koncentrácia yterbia Yb/Al/P/Ce ko-dopované kremičité vlákno pre laserovú aplikáciu s ultrakrátkymi vláknami s ultrakrátkou dutinou 1-μm". Vysoká koncentrácia ytterbia Yb/Al/P/Ce kodopované kremičité vlákno pre aplikáciu lasera s ultrakrátkymi vláknami s ultrakrátkou dutinou 1- μm“ bola publikovaná v Optics Express.
Vysokovýkonné jednofrekvenčné a vysokofrekvenčné vláknové lasery s uzamknutým režimom vyžadujú vlákna dopované yterbiom s vysokými koeficientmi zisku, vysokou účinnosťou konverzie a nízkym stmavnutím fotónov. V dôsledku nízkeho rozpúšťania iónov vzácnych zemín v kremennej matrici efekt zhlukovania iónov vzácnych zemín spôsobený vysokou koncentráciou dopingu vážne ovplyvní výkon lasera. Výskumný tím pripravil kremenné vlákno spolu dopované Yb/Al/P/Ce optimalizáciou komponentov jadra, v ktorom je koncentrácia dopovania iónov Yb 2,5 % hmotn. a koeficient absorpcie jadra dosahuje 1400 dB/m pri 976 nm.
Obrázok 1. Charakteristika vysoko dopovaného Yb/Al/P/Ce kremenného vlákna. a) rozdelenie indexu lomu, b) rozdelenie dopingových prvkov, c) spektrum strát v jadre a d) absorpčné spektrum v jadre.
Aby bolo možné charakterizovať výkon lasera samostatne vyvinutého vlákna s vysokou koncentráciou v praktických aplikačných scenároch, výskumníci použili vlákno na vytvorenie dvoch ultrakrátkych rezonančných dutín s celovláknovými štruktúrami pre laserové experimenty. Najprv bola skonštruovaná laserová dutina s distribuovaným Braggovým odrazom (DBR) s použitím 1- cm vlákna dopovaného ytterbiom a úspešne sa dosiahol výstup lasera s jedným pozdĺžnym režimom s výkonom 75 mW a šírkou čiary 14 kHz. Následne sa skonštruoval vláknový laser s pasívnym režimom uzamknutia založený na polovodičovom saturovateľnom absorbérovom zrkadle (SESAM) s dĺžkou vlákna so ziskom 8,4 cm a pulzný laserový výstup s opakovacou frekvenciou 1,23 GHz a šírkou impulzu 6,4 ps. dosiahnuté. Výsledky tejto štúdie ukazujú, že príprava vysokokoncentrovaného kremenného vlákna dopovaného ytterbiom s vynikajúcim výkonom lasera sa očakáva, že sa použije na vysoko presné snímanie vlákien, hrebeň s optickou frekvenciou a ďalšie oblasti výskumu a vývoja vysokovýkonného vláknového lasera.
