近日，上海光机所四项科研成果荣获2022年度上海市科学技术奖一等奖，其中“万瓦级掺镱大模场光纤关键制备技术及应用”项目荣获上海市技术发明奖一等奖。

掺镱大模场光纤是高功率光纤激光器的核心元件，其作用是实现激光产生和功率放大，在先进制造、国防等领域有重要应用。高性能掺镱大模场光纤被列入国家战略性先进电子材料，其制备技术和产品是制约我国高功率光纤激光器发展的关建元器件。

该项目聚焦万瓦级掺镱大模场光纤需同时满足激光效率、功率稳定性以及长期可靠性的难点问题，取得以下主要技术发明：发明了镱和多种共掺元素均匀掺杂的纤芯玻璃制备技术。首次揭示了热历史对掺镱光纤模式特性的影响机理，建立了纤芯组分与折射率、光谱性质、结构及色心等的准确对应关系。确立了万瓦级掺镱大模场光纤的纤芯波导结构设计。发明了高分散、低色心缺陷、纤芯波导精准调控的光纤制备技术。研制成功纤芯数值孔径≤0.06、抗暗化的Yb/Al/P/F掺镱大模场光纤，实现了效率≥84%的单模稳定激光输出。批量应用于窄线宽激光器，达到国际先进。发明了低损耗掺镱大模场三包层光纤制备技术。创新引入高掺氟石英玻璃包层，避免了泵浦光和有机涂层直接作用，解决了掺镱光纤万瓦级功率输出的长期可靠性难题。独创单模块1.2万瓦掺镱三包层光纤产品，代表了国内工业应用的最高水平。

掺镱大模场光纤预制棒及光纤

基于以上发明，攻克了万瓦级掺镱大模场光纤的制备关键技术。获授权发明专利12项， 制定2个产品规范。批量研制的光纤产品近三年新增销售额1.40亿元。已实现三十余台极窄线宽激光器和空间环境高功率光纤激光器的装机应用。在工业领域装机近万台万瓦级光纤激光器。满足了我国相关领域对高端激光光纤的战略亟需。

批量研制的掺镱大模场光纤产品

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