【成员风采】上海硅酸盐研究所利用激光加热基座法（LHPG）成功制备高长径比Yb:YAG单晶 ...

单晶光纤直径在百微米量级或更小直径下才能真正发挥“准一维形态”单晶材料的尺寸优势，以望实现理论输出极限，因此制备直径在百微米量级或更小直径的单晶光纤显得尤为重要。导模法、微下拉法等方法因受模具、坩埚材料的限制难以制备百微米量级的单晶光纤；而LHPG方法制备单晶光纤的过程中无需使用坩埚，单晶光纤的外形主要通过籽晶与料棒的拉速比来控制，可有效解决其他光纤生长方法过程中存在的熔体浸润性、模具加工精度等问题，实现直径百微米量级单晶光纤的制备。在制备高长径比的单晶光纤时具有独特的优势。此外，LHPG方法还具有生长速度快、原料用量小、设备功率低等优点。目前采用LHPG方法己经生长出数十种单晶光纤，涉及激光、高温探测等多个应用领域。

中国科学院上海硅酸盐研究所激光与光学晶体课题组武安华研究员、苏良碧研究员与中国电子科技集团第26研究所开展技术合作，共同研制了新型激光加热基座（LHPG）单晶光纤生长炉，在不断优化设备激光加热系统，调整生长参数的基础上，成功制备出直径约0.2 mm长710 mm Yb:YAG单晶光纤，LHPG单晶光纤生长炉设备结构如图1所示。该Yb:YAG单晶光纤长径比＞3000，且直径波动在±5%以内，是迄今为止在国内外见诸报道的同类单晶光纤中最高的长径比，且表现出一定的可弯折柔韧特性，在机械性能上已具备光纤的特征。Φ0.2 mm×700mmYb:YAG单晶光纤晶体照片如图2所示。

图1　自主研制的激光加热基座单晶光纤炉

在高倍率光学显微镜下观察Yb:YAG单晶光纤，可该光纤外形均匀规则，且生长状态稳定，透明性较高，如图3所示。

本研究报道了高长径比的Yb:YAG单晶光纤，展现出的柔性特征将有利于实现全固态、高紧凑性的高功率激光器件。后续通过不断优化单晶光纤的质量，将大幅推进单晶光纤作为高性能光功能材料的实用化进程。