近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率鐳射單元技術實驗室在基於材料效能預測摻鐿磷酸鹽光纖的鐳射效能研究方面取得新進展。研究為了改善摻鐿磷酸鹽光纖的鐳射效能，基於47根摻鐿改性磷酸鹽光纖的基本效能引數和鐳射效能實驗資料，分別對光纖閾值附近的鐳射波長、鐳射閾值和斜率效率建立了鐳射效能預測模型。該研究為特殊波段的鐳射輸出，鐳射材料的製備以及光纖結構設計提供了一定的理論基礎。相關研究成果發表在《美國陶瓷學會會刊》（Journal of the American Ceramic Society）上。
光纖鐳射效能主要的限制性因素是鐳射材料和光纖結構。目前，從實驗角度上探討研究光纖尺寸結構對鐳射效能影響的研究較少。為了控制變數，採用同一根預製棒拉制不同直徑和長度的光纖，且在同一個鐳射光路中進行鐳射測試。在實驗過程中，研究人員基於47根摻鐿改性磷酸鹽光纖的基本效能引數和鐳射效能實驗資料（包括光纖閾值附近的鐳射波長、鐳射閾值和斜率效率），建立了光纖鐳射效能預測模型。結果表明，小芯徑的短光纖更易獲得較短的鐳射波長輸出，且抑制短波鐳射輸出會使鐳射效能產生大幅度的提升。基於該結果最佳化光纖的基本引數和實驗光路，可使其斜率效率比原來提高35%。該模型可拓展至多組分光纖鐳射輸出波長的預測，為特殊波段的鐳射輸出和鐳射材料的製備和光纖結構設計提供理論依據。
研究工作得到國家自然科學基金的資助。
摻鐿磷酸鹽光纖鐳射效能的計算值和預測值比較圖：（a）光纖損耗效應修正係數；（b）鐳射閾值附近的輸出波長；（c）鐳射閾值；（d）鐳射斜率效率