近日，上海光機(jī)所四項(xiàng)科研成果榮獲2022年度上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，其中“萬(wàn)瓦級(jí)摻鐿大模場(chǎng)光纖關(guān)鍵制備技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

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

該項(xiàng)目聚焦萬(wàn)瓦級(jí)摻鐿大模場(chǎng)光纖需同時(shí)滿足激光效率、功率穩(wěn)定性以及長(zhǎng)期可靠性的難點(diǎn)問(wèn)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(duì)摻鐿光纖模式特性的影響機(jī)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(zhǔn)確對(duì)應(yīng)關(guān)系。確立了萬(wàn)瓦級(jí)摻鐿大模場(chǎng)光纖的纖芯波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。發(fā)明了高分散、低色心缺陷、纖芯波導(dǎo)精準(zhǔn)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(chǎng)光纖，實(shí)現(xiàn)了效率≥84%的單模穩(wěn)定激光輸出。批量應(yīng)用于窄線寬激光器，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)。發(fā)明了低損耗摻鐿大模場(chǎng)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(jī)涂層直接作用，解決了摻鐿光纖萬(wàn)瓦級(jí)功率輸出的長(zhǎng)期可靠性難題。獨(dú)創(chuàng)單模塊1.2萬(wàn)瓦摻鐿三包層光纖產(chǎn)品，代表了國(guó)內(nèi)工業(yè)應(yīng)用的最高水平。

摻鐿大模場(chǎng)光纖預(yù)制棒及光纖

基于以上發(fā)明，攻克了萬(wàn)瓦級(jí)摻鐿大模場(chǎng)光纖的制備關(guān)鍵技術(shù)。獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)， 制定2個(gè)產(chǎn)品規(guī)范。批量研制的光纖產(chǎn)品近三年新增銷(xiāo)售額1.40億元。已實(shí)現(xiàn)三十余臺(tái)極窄線寬激光器和空間環(huán)境高功率光纖激光器的裝機(jī)應(yīng)用。在工業(yè)領(lǐng)域裝機(jī)近萬(wàn)臺(tái)萬(wàn)瓦級(jí)光纖激光器。滿足了我國(guó)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(chǎng)光纖產(chǎn)品

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