近日，上海光機所四項科研成果榮獲2022年度上海市科學技術(shù)獎一等獎，其中“萬瓦級摻鐿大模場光纖關(guān)鍵制備技術(shù)及應用”項目榮獲上海市技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

摻鐿大模場光纖是高功率光纖激光器的核心元件，其作用是實現(xiàn)激光產(chǎn)生和功率放大，在先進制造、國防等領(lǐng)域有重要應用。高性能摻鐿大模場光纖被列入國家戰(zhàn)略性先進電子材料，其制備技術(shù)和產(chǎn)品是制約我國高功率光纖激光器發(fā)展的關(guān)建元器件。

該項目聚焦萬瓦級摻鐿大模場光纖需同時滿足激光效率、功率穩(wěn)定性以及長期可靠性的難點問題，取得以下主要技術(shù)發(fā)明：發(fā)明了鐿和多種共摻元素均勻摻雜的纖芯玻璃制備技術(shù)。首次揭示了熱歷史對摻鐿光纖模式特性的影響機理，建立了纖芯組分與折射率、光譜性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及色心等的準確對應關(guān)系。確立了萬瓦級摻鐿大模場光纖的纖芯波導結(jié)構(gòu)設(shè)計。發(fā)明了高分散、低色心缺陷、纖芯波導精準調(diào)控的光纖制備技術(shù)。研制成功纖芯數(shù)值孔徑≤0.06、抗暗化的Yb/Al/P/F摻鐿大模場光纖，實現(xiàn)了效率≥84%的單模穩(wěn)定激光輸出。批量應用于窄線寬激光器，達到國際先進。發(fā)明了低損耗摻鐿大模場三包層光纖制備技術(shù)。創(chuàng)新引入高摻氟石英玻璃包層，避免了泵浦光和有機涂層直接作用，解決了摻鐿光纖萬瓦級功率輸出的長期可靠性難題。獨創(chuàng)單模塊1.2萬瓦摻鐿三包層光纖產(chǎn)品，代表了國內(nèi)工業(yè)應用的最高水平。

摻鐿大模場光纖預制棒及光纖

基于以上發(fā)明，攻克了萬瓦級摻鐿大模場光纖的制備關(guān)鍵技術(shù)。獲授權(quán)發(fā)明專利12項， 制定2個產(chǎn)品規(guī)范。批量研制的光纖產(chǎn)品近三年新增銷售額1.40億元。已實現(xiàn)三十余臺極窄線寬激光器和空間環(huán)境高功率光纖激光器的裝機應用。在工業(yè)領(lǐng)域裝機近萬臺萬瓦級光纖激光器。滿足了我國相關(guān)領(lǐng)域?qū)Ω叨思す夤饫w的戰(zhàn)略亟需。

批量研制的摻鐿大模場光纖產(chǎn)品

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