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。

图1 自主研制的激光加热基座单晶光纤炉

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的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，迄今为止在国内外见诸报道的同类单晶光纤中，具有最高的长径比，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×700 mm Yb∶YAG单晶光纤晶体照片如图2所示。

图2φ0.2 mm×710 mm Yb∶YAG单晶光纤晶体照片

图3 高倍率光学显微镜下Yb∶YAG单晶光纤

在高倍率光学显微镜下观察Yb∶YAG单晶光纤，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。

本文所报道的高长径比Yb∶YAG单晶光纤，其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。

文章来源：《硅酸盐通报》 网址: http://www.gsytb.cn/qikandaodu/2021/0507/510.html

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