【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心團隊和中國科學院金屬研究所核用材料與安全評價重點實驗室合作，提出一種優化的耐輻照鉺鐿共摻光纖摻雜組分，相關研究成果以“Effect of Ce co-doping on radiation resistance behavior and laser performance of Er/Yb/Ce co-doped high-phosphorous polarization-maintaining silica fiber”為題，發表于Ceramics International。
 

　　目前，空間應用的耐輻照鉺鐿共摻光纖常用共摻鈰(Ce)元素的方法來提高光纖的耐輻射性能。而高濃度的Ce摻雜雖然能夠提高光纖的耐輻射性能，卻也會對光纖原本的激光性能產生明顯的影響。探究合適的Ce元素摻雜濃度是平衡光纖激光與耐輻射性能的重點。
 

　　研究團隊基于不同Ce2O3含量的Er/Yb/Al/P/Ce共摻雜石英纖芯玻璃，系統性地研究了各樣品的光學和耐輻照性能。結果表明，少量的Ce摻雜可以使樣品獲得更好的光學及耐輻射性能，而更高Ce濃度的樣品雖然在耐輻射性能方面有小幅提升，但其光學性能卻大幅下降。參考該研究結果制備了不同組分的Er/Yb/Ce共摻光纖，光纖的實驗結果與玻璃樣品吻合。此外，研究團隊在機理分析方面也取得了進展，通過RIA及EPR光譜展示了Ce共摻雜有效抑制P相關缺陷生成，通過L3邊XENAS證實了Ce離子在輻照過程中的動態價態轉換。該研究解決了以往耐輻照鉺鐿共摻光纖激光效率相對較低的問題，制得了一款鉺鐿共摻光纖，在不降低耐輻射性能的同時具備了高激光性能的特點，對空間應用的耐輻照光纖激光器有著重要的參考價值。
 

　　相關研究得到了工業和信息化部高質量發展專項、中國科學院重點項目和上海市科技創新行動計劃的支持。
 

　　圖1.(a)不同Ce濃度的玻璃樣品的熒光強度在輻照前后的變化；(b)不同鉺鐿共摻光纖的激光效率隨輻照劑量的變化；(c)CeF3和CeO2樣品以及(d)玻璃樣品在100 krad X射線輻照前后的L3邊XANES光譜