美国海军研究实验室（NRL）的科学家们正在使用纳米颗粒来制造对眼睛更安全且效率更高的光纤激光器。 激光器二氧化硅纤维的核心掺杂了稀土离子钬。借助这种掺杂剂，研究人员能够使用波长为2μm的激光器实现85％的效率，与传统的1μm波长相比，这对眼睛更安全。

美国海军研究实验室光学材料与器件部负责人Jas Sanghera手持一种特殊光纤，该光纤能够用于生产对眼睛更安全的激光器。 由Jonathan Steffen /美国海军研究实验室提供。

纳米粉末掺杂剂的颗粒通常小于20nm。“采用一种非常巧妙的化学反应能够解决上述问题，它将钬溶解在黄体或氧化镧或氟化镧的纳米粉末中，为稀土离子创造一个合适的晶体环境，”光学材料与器件负责人Jas S. Sanghera说道。 研究人员必须能够成功地将这些纳米粉末掺入二氧化硅纤维中，其量足以实现激光辐射。科学家们使用一个房间大小的玻璃加工车床，用氟气清洁玻璃纤维，用喷灯将其成型，然后用纳米颗粒浆料注入。结果是掺杂稀土离子、1英寸 直径玻璃棒，称为光学预制棒，然后用炉子软化并拉长，制成与人类头发一样细的光纤。

美国海军研究实验室的科林贝克（Colin Baker）手持一个石英玻璃棒（光学预制棒），它将被拉成适合生产对眼睛更安全激光器的光纤。 由Jonathan Steffen /美国海军研究实验室提供。

根据化学家Colin Baker的说法，纳米粒子掺杂不仅可以提高对眼睛的安全性，还可以保护稀土离子不受二氧化硅的影响。此外，掺杂将稀土离子彼此分离，这是有帮助的，因为将离子紧密堆积在一起会降低光输出。在1微米处工作的100千瓦激光路径上的散射光会对视网膜造成严重损害，导致失明。使用在1.4μm以上波长下工作的激光器，就像这种掺杂纳米颗粒的激光器一样，散射光的危险性也大大降低。

Sanghera的团队已经提交了该方案的专利申请。该团队认为用于新型特种光纤激光器的潜在应用包括用于国防、电信，甚至用于焊接和激光切割的高功率激光器和放大器。“从根本上来看，整个过程在商业上是可行的，”Sanghera说。 “制作粉末并将其加入纤维中是一种低成本的工艺。这个过程非常类似于制造电信光纤。”

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