近日，中科院上海光機(jī)所先進(jìn)激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院金屬研究所核用材料與安全評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，提出一種優(yōu)化的耐輻照鉺鐿共摻光纖摻雜組分，相關(guān)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(fā)表于Ceramics International。

目前，空間應(yīng)用的耐輻照鉺鐿共摻光纖常用共摻鈰（Ce）元素的方法來(lái)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(huì)對(duì)光纖原本的激光性能產(chǎn)生明顯的影響。探究合適的Ce元素?fù)诫s濃度是平衡光纖激光與耐輻射性能的重點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)基于不同Ce2O3含量的Er/Yb/Al/P/Ce共摻雜石英纖芯玻璃，系統(tǒng)性地研究了各樣品的光學(xué)和耐輻照性能。結(jié)果表明，少量的Ce摻雜可以使樣品獲得更好的光學(xué)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(xué)性能卻大幅下降。參考該研究結(jié)果制備了不同組分的Er/Yb/Ce共摻光纖，光纖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與玻璃樣品吻合。此外，研究團(tuán)隊(duì)在機(jī)理分析方面也取得了進(jìn)展，通過(guò)RIA及EPR光譜展示了Ce共摻雜有效抑制P相關(guān)缺陷生成，通過(guò)L3邊XENAS證實(shí)了Ce離子在輻照過(guò)程中的動(dòng)態(tài)價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)換。該研究解決了以往耐輻照鉺鐿共摻光纖激光效率相對(duì)較低的問(wèn)題，制得了一款鉺鐿共摻光纖，在不降低耐輻射性能的同時(shí)具備了高激光性能的特點(diǎn)，對(duì)空間應(yīng)用的耐輻照光纖激光器有著重要的參考價(jià)值。

圖1.(a)不同Ce濃度的玻璃樣品的熒光強(qiáng)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

相關(guān)研究得到了工業(yè)和信息化部高質(zhì)量發(fā)展專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目和上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃的支持。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884224052027