张中晗,戴云,2,王阳啸,2,张振,2,武安华,2,苏良碧,2,3*

(1中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 201899;2中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049;3中国科学院超强激光科学卓越创新中心,上海 201800)

0 引言

单晶光纤又称晶体光纤、纤维晶体等,是具有光纤形态的单晶体[1,2]。由于组成成分与体块单晶相同,单晶光纤的物理、化学性能与同成分的晶体材料一致,具有热导率高、透过波段宽、非线性效应弱等优势。同时,单晶光纤具有高长径比、高比表面积的光纤形态,因此也具有光纤散热效率高的特点,并能够利用全反射实现波导形式的光传输[3]。由于实现了体块晶体和光学光纤的优势互补,单晶光纤有望在高功率激光、中红外激光、高能射线探测、高温传感等方面得到重要应用,大幅拓展传统光学材料的适用范围。20世纪80、90年代,随着激光加热基座技术(Laser-heated pedestal growth,LHPG)、微下拉法(Micro-pulling-down method,μ-PD)等单晶光纤制备技术实现重大突破,单晶光纤作为一种新型的低维化光学材料,迅速成为光学材料研究领域的热点[4,5]。

本文以单晶光纤在激光、闪烁等领域的潜在应用为背景,围绕几种重要的单晶光纤生长技术展开论述,回顾了近年来在单晶光纤制备、器件应用和包层设计等领域的研究进展。

1 单晶光纤的应用背景

1.1 高功率激光

采用激光二极管(Laser diode,LD)泵浦的固态激光器和光纤激光器具有转换效率高、光束质量高、结构紧凑等优势,是当前最重要的高功率激光光源之一。……