国防科技大学：10.2小时持续稳定！自研光纤实现万瓦近单模高可靠性输出 | 中国激光·亮点文章

近期，在国家重点研发计划项目（2022YFB3606000）的资助下，国防科技大学研究团队通过调控光纤结构、优化掺杂组分，成功研制出高可靠性、高功率近单模光纤激光器。具体而言，研究团队通过降低纤芯数值孔径并结合部分掺杂设计，既保证了激光器的近单模运转，又有效提升了TMI效应阈值；同时，综合采用Yb/Al/P共掺杂组分调控策略与部分掺杂设计，有效抑制了光子暗化现象，显著增强了激光器的长期运行稳定性。

相关成果已发表在《中国激光》，原文链接：杨成，李浩博，吴函烁，奚小明，闫志平，张坤，王鹏，潘志勇，王小林，周朴. 基于自研光纤实现高可靠性万瓦近单模激光（简讯）. 中国激光，2026，53(10): 1016001. 

高可靠性光纤激光系统设计

实验系统采用后向泵浦主振荡功率放大（MOPA）结构，以中心波长为1080 nm的光纤振荡器作为种子源。在种子源与放大级之间，接入倾斜光栅（CTFBG）以滤除信号激光中的拉曼光成分，并采用包层光滤除器（CPS）滤除剩余泵浦光。放大级所用增益光纤为自研部分掺杂光纤，其纤芯采用低数值孔径设计，有效模场面积约为500 μm²，掺杂面积比例约为0.5；泵浦源选用981 nm稳波长LD。为保持激光器的近单模输出特性，在放大系统中综合集成了光纤弯曲选模、熔接工艺优化及无源器件模式匹配改进等技术手段，实现对光纤模式的协同控制。实验原理图如图1所示。

图1 实验原理图（CTFBG：倾斜光栅；CPS：包层光滤除器；YDF：掺镱光纤；B-PSC：后向合束器；LD：激光二极管；QBH：石英输出头；HR：高反镜；BE：扩束镜；PD：光电探测器；PM：功率计；OF：滤波片；BQA：光束质量分析仪）

实验结果与稳定性验证

为验证激光器的实际性能，研究团队委托第三方测试机构开展了测试，相关实验结果如图2所示。

高输出功率：随着泵浦功率提升，激光输出功率呈线性增长，当泵浦功率达到12.20 kW时，最大输出功率可达10.32 kW，能量转换的斜率效率约84.6%，如图2（a）所示。

高光束质量：在10.32 kW的最高输出功率下，光束质量M²因子约为1.48，实现近单模输出，如图2（a）所示。

高功率提升潜力：在最高功率下，受激拉曼散射抑制比约38.46 dB（见图2（b）），且未出现TMI效应（见图2（c）），进一步功率提升受限于可用泵浦功率。

高可靠性：在8.1 kW的输出功率下，激光器连续稳定运行10.2 小时，功率不稳定度仅为0.68%，未出现性能衰减，如图2（d）所示，充分验证了其高可靠性。

图2 实验结果。（a）输出功率随泵浦功率的变化。插图：10.32 kW输出功率时束腰处光斑截图及光束质量；（b）10.32 kW时输出光谱图；（c）10.32 kW输出时的时域信号及FFT变换频谱图；（d）输出功率~8.1 kW连续10.2 小时功率变化图

总结与展望

该工作利用自主研发的部分掺杂光纤，基于LD泵浦MOPA结构，实现了输出功率10.32 kW、光束质量M²=1.48的近单模激光输出，并通过10.2小时＞8 kW连续运行测试，系统性验证了万瓦级近单模光纤激光的长期运行稳定性，功率不稳定度仅为0.68%。

该成果不仅突破了高功率近单模激光的可靠性瓶颈，更为实际工业应用提供了关键的技术支撑。研究团队下一步将精准优化光纤参数（如掺杂浓度分布、折射率剖面、有效模场面积等），并同步提升无源光纤器件的适配性能，有望进一步提高近单模激光器的输出功率和长期稳定性。

通信作者简介

周朴，国防科技大学研究员、博士生导师，全国优秀博士学位论文作者，第十三届全国青联委员、常委，教育部科技委学部委员，《中国激光》、《红外与激光工程》期刊副主编。主要从事激光等光学工程学科及相关交叉学科方向的科研、人才培养、教学和战略研究工作，牵头光场调控科研教学团队，主持（含已完成）国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目等10余项重点科研项目，在高功率光纤激光、激光光束合成、智能光电仪器等方向以及交叉学科取得创新研究成果，在中国科学院一区/学科T1级期刊发表论文150余篇，在高水平学术会议作邀请报告80余次。获首届全国卓越青年研究生导师基金资助，入选国家高层次科技创新领军人才计划。

期刊简介

《中国激光》是全面报道激光技术领域最新研究成果的旗舰级中文学术期刊（半月刊）。目前被EI、ESCI、AJ、CA、INSPEC、Scopus、CSCD等收录，位列中国科学院期刊分区表2区（2025）。根据《中国科技期刊引证报告》显示，《中国激光》综合评价总分在本领域内连续多年排名第一。17次被评为“百种中国杰出学术期刊”（获得次数最多的光学期刊）、6次入选“中国精品科技期刊”、2次荣获“百强报刊”称号，并多次获得“中国最具国际影响力学术期刊”和“中国国际影响力优秀学术期刊”等荣誉。2021年荣获“第五届中国出版政府奖”期刊奖提名奖。2022年入选《光学工程和光学领域高质量科技期刊分级目录》“T1级”、《无机非金属材料领域高质量科技期刊分级目录》“T1级”。2024年入选中国科技期刊卓越行动计划项目——领军期刊。