高功率激光产生新选择：Ho: YAG单晶光纤激光器（HPL, 2020 ,e25）

波长为2 μm的高功率激光光源由于在国防、医疗、非线性光学等领域的广泛应用备受国内外研究人员关注。目前主要倾向于使用掺铥（Tm）或掺钬（Ho）的玻璃光纤激光器来获得2 μm高功率激光。然而其中的受激布里渊散射（SBS），受激拉曼散射（SRS），光学损伤和光致暗化等因素成为限制光纤激光器功率提升的重要原因。

       与玻璃光纤不同，单晶光纤（SCF）是一种直径小于1 mm而长度在数厘米以上的晶体材料，因具有类似光纤的几何形状以及单晶自身的高热导率、高光学损伤阈值、低布里渊增益系数等优点，被认为是一种理想的、可获得更高功率激光的增益材料。目前在1 µm的近红外波段，法国研究人员采用掺镱（Yb）的单晶光纤实现了数百瓦的激光功率输出。然而，在2 µm中红外波段少有单晶光纤激光器的研究报道，且因为单晶光纤质量、热效应等问题，输出激光的功率仅在瓦级。

       本研究采用高亮度铥光纤激光器作为泵浦源，对微下拉（µ-PD）方法生长的Ho:YAG单晶光纤进行谐振泵浦，对其连续波状态下的激光性能展开研究，最终获得了功率为35 W的激光输出，输出波长为2.09 µm。这也是目前在2 µm中红外波段采用单晶光纤激光器所获得的最高功率。在10 W的激光功率水平下测得的光束质量因子低于1.2。整个激光操作过程未发现功率下降，进一步的功率提升仅受限于所采用铥光纤激光器的最高功率。稳定高效的激光性能主要得益于大的表面积与体积比（即单晶光纤的纤维状几何形状），这使单晶光纤具有高增益和弱的热负载。该研究结果来自德国Max-Born非线性光学和短脉冲光谱学研究所，发表在High Power Laser Science and Engineering 2020年第2期。其中所使用的单晶光纤由江苏师范大学提供。

Ho:YAG单晶光纤端面和其内部光传输图，以及采用的激光装置图

这项研究初步表明Ho:YAG单晶光纤在2 µm高功率激光产生方面的潜力。对于后期基于该单晶光纤获得2µm波段的超短脉冲（包括皮秒和飞秒）激光功率放大具有重要的引导作用。