1. 研究方向简介 

　　一维晶体称之为单晶光纤，同时兼具单晶以及纤维的特性，属于传统固态激光和光纤激光的前沿交叉领域。其材质多为高增益、高热导率、高稳定性、光学性能优越的单晶材料，综合光纤材料高长径比的尺寸及光波导转换效率优势。与传统玻璃光纤相比，晶体光纤具有的高热导率、高激光损伤阈值、较小的非线性效应等优点，使得单晶光纤有望产生更高功率的输出及传输更高能量的激光。这些优点使其在光纤激光器方面具有巨大的应用潜力。单晶光纤在光纤探测、传感及光纤激光领域受到了国内外越来越多研究者的重视。本团队主要正在开展单晶材料低维化的探索研究。 

　　2. 主要研究内容： 

　　1）高均匀性、低损耗单晶光纤生长与包层制备 

　　2）基于单晶光纤的光电器件开发 

　　3）高品质单晶光纤实用化研究 

　　3. 主要研究成果： 

　　在中科院装备研制支持下，本团队成功自主研发激光加热基座法单晶光纤炉，填补了国内超细单晶光纤装备空白。激光加热基座法（Laser Heated Pedestal Growth）通过环形聚焦CO₂激光合束加热源棒从而产生熔区，通过对拉送比进行调整获得所需的单晶光纤直径。由于采用激光直接加热熔化原料的方式，LHPG法的特点为熔区小，温度梯度大，生长速率快、易实现极细单晶光纤的生长、摆脱坩埚依赖等。利用自主研制的激光加热基座法单晶光纤炉，本团队分别生长了Al₂O₃和YAG、LuAG、SSO等单晶光纤，其中Al₂O₃单晶光纤最小直径可达140 μm，且具有一定的柔韧性。同时也成功生长出Ф200 μm×710 mm Yb:YAG单晶光纤。该单晶光纤在目前已知国内同类单晶光纤中具有最高的长径比(>3000)，直径波动在±5%以内，且表现出可弯折的柔韧特性。 

　　通过扫描电镜对Yb:YAG光纤进行表征，可以看出光纤表面较为光滑，无明显缺陷。单晶光纤的直径均匀性是衡量光纤质量的重要因素之一。检测表明其直径波动小于5%，表明其生长过程较为稳定。同时测试了单晶光纤以及生长单晶所用源棒的双晶摇摆曲线和半峰宽。从表中可以看出，单晶光纤的半峰宽均比源棒的半峰宽低，说明其结晶质量比源棒的结晶质量更高。 

　　本团队通过设计甚多微孔石墨坩埚，实现了氟化物单晶光纤的高通量制备；在Tm:CaF₂单晶光纤中实现了输出功率为2.23W，斜效率为64.4%的连续激光输出。