現在世界上幾個較先進的研究機構都在進行非CVD方法制備摻稀土Yb3+材料的研究,到目前為止,僅有法國Limoges(利蒙吉斯)大學和瑞士的Bem(伯爾尼)大學於2009年10月份在AppliedOptics上報道了他們使用非化學沉積法制備出了高效率摻Yb3+大纖芯的光纖,他們使用顆粒度為0.5μm的材料,摻雜濃度為3600ppm,數值孔徑NA=O.46,用975nm鐳射泵浦,轉換效率為74%,雖然他們的結果並不十分令人驚喜,但是說明利用非CVD方法制備摻Yb3+材料是完全可行的。由於該方法使用粉末顆粒狀材料進行熔融,在製備工藝中必須解決幾個關鍵的問題:
首先,要保證熔融的環境是在氧化氣氛下進行,排除掉Yb3+變為Yb2+的變價問題,否則就將失去鐳射特性;
其次,熔融工藝要保證材料的充分熔化,排除幾種材料顆粒分佈的不均勻和熔化的不均勻,形成完整的玻璃態網格結構;
最後,要保證充分排除氣體,消除氣泡,否則,這些氣泡在光纖中將造成很強的散射。
因此,選擇納米尺度的粉末材料,在保證不變價的條件下,使用高出材料熔點的高溫進行長時間熔融是製備出理想摻雜稀土材料的關鍵。
除了製備出理想的纖芯材料之外,如何使該種材料的尺寸和形狀符合特種光纖預製棒排布和拉制光纖的要求,也是必須解決的問題。
通過對多種非CVD方法的探索與研究,經過3年多時間的實驗,選擇了一種新的粉末熔鍊方法,製備出了高濃度摻Yb3+的纖芯材料,經過對材料的吸收光譜測量,證明它在波長範圍為850-980nm處具有強烈的吸收作用
此方法具有製作簡單靈活的特點,結合PCF的堆疊一拉絲工藝,更凸顯出對於多種不同結構摻雜PCF製備的靈活性,如大模面積下保持單模傳輸、內外包層數值孔徑可調、易實現偏振輸出,可進行多芯相干合成等,這些都對研製超大功率摻雜PCF鐳射器極為有利。就摻雜石英材料本身而言,其熱穩定性要遠遠好於高溫熔融法制備的摻稀土多組分玻璃,並具有更大的鐳射閡值。此工藝的成功,開闢了多種稀土離子單摻或共摻石英玻璃製備的新途徑,為其它摻雜石英玻璃的製備提供了多種可能(包括摻雜稀土離子濃度和組分的調節),因此為摻稀土光纖、石英玻璃等材料更廣泛的應用提供了有利保障。