近日，中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）在高性能光纤激光器领域取得重要进展。由先进激光与光电功能材料部特种玻璃与光纤研究中心团队研发的972 nm单频分布式布拉格反射（DBR）掺镱（Yb³⁺）石英光纤激光器，成功实现了超过40 mW的稳定单频激光输出。该成果以题为《"972 nm single-frequency distributed Bragg reflector Yb³⁺-doped silica fiber laser"》发表于国际知名光学期刊《Optics Express》，标志着我国在窄线宽、高稳定性激光光源技术方面迈上新台阶。

突破瓶颈，推动深紫外激光发展

972 nm波段的单频激光因其在多个前沿领域的潜在应用价值而备受关注。该波长通过非线性倍频可产生486 nm蓝绿激光，恰好对应太阳光谱中的夫琅禾费F线，是进行深海探测的理想光源。此外，该波段激光在原子冷却、量子通信、精密光谱学等领域也具有广泛的应用前景。

然而，由于Yb³⁺离子在972 nm附近的发射截面较窄，导致其增益较低，要实现有效的激光振荡必须达到较高的粒子数反转水平。这一特性使得972 nm掺Yb光纤激光器的研发面临严峻挑战。

创新技术路径，构建高效泵浦系统

为突破上述技术瓶颈，研究团队依托在900 nm掺Nd³⁺光纤及激光器方面的长期积累，创新性地设计并构建了瓦级915 nm高亮度泵浦源。同时，采用自主研发的长度达9 mm的高浓度掺Yb³⁺石英光纤作为增益介质，并搭建了基于分布式布拉格反射结构的单频谐振腔。

该结构不仅有效抑制了多模振荡，还显著提升了激光器的模式选择性和稳定性。通过纤芯泵浦的方式，研究人员成功获得了高达42.8 mW的972 nm单频激光输出，功率波动幅度在连续运行2小时内控制在±0.51%以内，信噪比优于55 dB，单纵模线宽压缩至13 kHz以下，展现出极高的频率稳定性和优异的光束质量。

宽温域适应性与调谐能力，拓宽应用场景

值得一提的是，该激光器在10–50℃的宽温度范围内均能保持稳定的单纵模锁定状态，显示出良好的环境适应性。同时，激光器具备一定的波长调谐能力，可根据具体应用需求灵活调整输出波长，进一步增强了其实用性与通用性。

这一特性对于实际工程应用尤为重要。例如，在深海探测任务中，激光器可能需要在复杂海洋环境中长时间工作；而在空间光通信或地面观测系统中，温度变化也可能对激光性能造成影响。因此，该激光器的宽温域稳定性和高可靠性为其在极端环境下的部署提供了坚实保障。

掺Yb石英光纤激光器的技术优势与未来展望

掺Yb³⁺石英光纤激光器作为一种重要的光纤激光器类型，近年来在工业加工、医疗、科研、通信等多个领域广泛应用。Yb³⁺离子具有较宽的吸收带和较长的荧光寿命，适合高效率的能量转换。此外，石英光纤本身具备优异的热导性、低损耗和高损伤阈值等优点，使其成为构建高功率、高稳定性激光系统的理想选择。

此次上海光机所研发的972 nm DBR掺Yb³⁺光纤激光器，进一步拓展了该类激光器的工作波段和应用场景。其输出的高质量单频激光可作为后续高功率窄线宽光纤放大器的优质种子源，有望在单光子探测、非线性频率转换、量子信息处理等领域发挥重要作用。

展望未来：迈向更高功率与更广应用

随着激光技术的不断进步，高性能、窄线宽、高稳定性的激光光源正成为推动基础科学研究与高端制造发展的核心动力。上海光机所此次在972 nm掺Yb³⁺光纤激光器上的突破，不仅展示了我国在特种光纤与激光器研发方面的深厚积累，也为未来相关领域的技术升级与产业应用奠定了坚实基础。

研究团队表示，下一步将继续优化激光器的输出功率与稳定性，探索其在更多前沿科学问题中的应用潜力。同时，计划将该技术拓展至更广泛的波段范围，推动国产高性能激光器在国际舞台上的影响力不断提升。

本次研究成果不仅是我国在光纤激光技术领域的一次重要突破，也为未来深海探测、量子科技、精密测量等关键领域的发展注入了新动能。相信随着相关技术的持续演进，高性能掺Yb光纤激光器将在国家科技创新与产业发展中扮演越来越重要的角色。