في الآونة الأخيرة، قام فريق بحث من مختبر تكنولوجيا وحدة الليزر عالية الطاقة التابع لمعهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة (SIPM) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) بإعداد ألياف كوارتز عالية التركيز ومطعمة بالإيتربيوم باستخدام ترسيب البخار الكيميائي المحسن. (MCVD) جنبًا إلى جنب مع عملية تطعيم الطور السائل، وبناء ليزر ليفي ذو تجويف قصير جدًا باستخدام الألياف، مما يحقق خرج ليزر أحادي التردد ومغلق عالي التردد في النطاق 1- ميكرومتر، على التوالى. تم تقديم النتائج على شكل "ألياف سيليكا ذات تركيز عالي من الإيتربيوم Yb/Al/P/Ce لتطبيق ليزر الألياف ذو التجويف القصير جدًا 1- ميكرومتر". تم نشر ألياف السيليكا ذات التركيز العالي من الإيتربيوم Yb/Al/P/Ce لتطبيق 1- ميكرومتر من ألياف الليزر ذات التجويف القصير جدًا" في Optics Express.
تتطلب ليزرات الألياف ذات الوضع المقفل عالية الأداء أحادية التردد وعالية التردد أليافًا مخدرة بالإيتربيوم ذات معاملات كسب عالية وكفاءة تحويل عالية وتعتيم منخفض للفوتون. نظرًا لانخفاض انحلال أيونات الأرض النادرة في مصفوفة الكوارتز، فإن تأثير تجمع أيونات الأرض النادرة الناتج عن تركيز المنشطات العالي سيؤثر بشكل خطير على أداء الليزر للألياف. قام فريق البحث بإعداد ألياف كوارتز مشتركة Yb/Al/P/Ce من خلال تحسين المكونات الأساسية، حيث يبلغ تركيز المنشطات Yb ion 2.5%، ويصل معامل الامتصاص الأساسي إلى 1400 ديسيبل/م عند 976 نانومتر.
الشكل 1. خصائص ألياف الكوارتز Yb/Al/P/Ce المنشطات للغاية. أ) توزيع معامل الانكسار، ب) توزيع عنصر المنشطات، ج) طيف الخسارة الأساسية، ود) طيف الامتصاص الأساسي.
من أجل توصيف أداء الليزر للألياف عالية التركيز المطورة ذاتيًا في سيناريوهات التطبيق العملي، استخدم الباحثون الألياف لبناء تجاويف رنانة فائقة القصر مع هياكل من الألياف بالكامل لتجارب الليزر. أولاً، تم إنشاء تجويف ليزر انعكاس Bragg الموزع (DBR) باستخدام ألياف مخدرة بالإيتربيوم 1- سم، وتم بنجاح تحقيق إخراج ليزر طولي واحد بقدرة 75 ميجاوات وعرض خط يبلغ 14 كيلو هرتز. بعد ذلك، تم إنشاء ليزر ألياف سلبي مقفل الوضع يعتمد على مرآة ممتصة قابلة للإشباع لأشباه الموصلات (SESAM) بطول ألياف يبلغ 8.4 سم، وخرج ليزر نابض بتردد تكرار قدره 1.23 جيجا هرتز وعرض نبض قدره 6.4 ps. حقق. تظهر نتائج هذه الدراسة أنه من المتوقع أن يتم تطبيق تحضير ألياف الكوارتز المشبعة بالإيتربيوم عالية التركيز مع أداء ليزر ممتاز على استشعار الألياف عالي الدقة ومشط التردد البصري ومجالات أخرى من أبحاث وتطوير ليزر الألياف عالي الأداء.
