Fiberlasrar på flera kilowatt (kW) (≥3kW) med hög stabilitet är viktiga i många applikationer, och Yb-dopad fiber är nyckelanordningen i sådana fiberlasrar. De otroliga framstegen under de senaste decennierna inom fibertillverkningsteknik har lett till en exponentiell ökning av uteffekten hos fiberlasrar med kontinuerliga vågor (CW). Dock, med ytterligare skalning av uteffekten, fotomörkning (PD) visade sig vara en av de kritiska gränsfaktorerna för långsiktig lasertillförlitlighet under uteffekt på flera kW-nivåer.

PD-effekten manifesteras som en utvecklingsprocess av pumpinducerad överförlust beroende på pumpeffekt och dopmedelskoncentrationer. Det kan hänföras till färgcentra som härrör från den kooperativa energioverföringsprocessen som kommer från upphetsad Yb ³⁺ till atomdefektprekursorerna i fiberkärnan. Co-doping Ce kan starkt förbättra PD-resistensen i Yb/Al co-dopad fiber, trots mekanismen för PD-resistens som realiseras av samdopning har Ce fortfarande inte förståtts väl.

HON Shengfei, tillsammans med medarbetare från Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) vid den kinesiska vetenskapsakademin, tillverkade en 30/600 aktiv fiber med hög laserstabilitet, benämnd Yb/Ce-AS@LAS-fiber genom lågtemperatur-kelatgasfasdeponering (LT-CGPD) -teknik för syntetiskt utvärderad Ce-tillsats i multi-kW-nivå Yb-dopad fiber. Och slutligen, baserat på Ce-co-dopad Yb/Al-fiber, de visade ett utmärkt resultat vid 1, 079,80 nm. Verken publicerades i Journal of Lightwave Technology.

Forskarna tillverkade seriella samdopade Yb/Al-fibrer med gradient Ce-koncentration och visade att Ce-tillsatsen effektivt kan förbättra fiberns PD-beständighet.

Med master oscillator effektförstärkare (MOPA) konfiguration, de uppnådde framgångsrikt den högsta CW-lasereffekten på 5,04 kW uteffekt vid 1079,80 nm med en lutningseffektivitet på 81,1 %. Samtidigt, den långsiktiga stabiliteten hos högeffektfiberförstärkare förbättrades effektivt samtidigt, indikerar de undertryckande effekterna av Ce-tillsats på PD och ytterligare termisk belastning.

De slog inte bara ett fiberlaserrekord, men banade också en väg mot bättre kommersiella fiberlasrar med hög effekt, baserad på den egentillverkade Yb/Ce-samdopade aluminiumsilikatfibern tillverkad med LT-CGPD-teknik.