具有分布式模式吸收器的大功率光纖激光器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】包層吸收器單元被設(shè)置在大功率光纖激光器系統(tǒng)的無(wú)源光纖上，并且操作為俘獲和去除沿光纖的波導(dǎo)包層傳播的模式。模式吸收器配置有這樣的優(yōu)選長(zhǎng)度，使得可以以局部化方式，在整個(gè)長(zhǎng)度上基本上均勻地去除所述包層光。以均勻方式去除包層光的吸收器包括注入了漫射體的基質(zhì)材料。
【專利說(shuō)明】具有分布式模式吸收器的大功率光纖激光器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及大功率光纖激光器系統(tǒng)。具體地，本公開涉及配置有包層模式吸收器 的光纖，所述包層模式吸收器操作為去耦合在包層中導(dǎo)引的不期望的光。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率光纖激光器系統(tǒng)（"HPFLS"）典型地配置有一個(gè)或多個(gè)放大級(jí)聯(lián)裝置，每一 個(gè)放大級(jí)聯(lián)裝置包括通過(guò)多模（MM)泵浦光側(cè)面或端面泵浦的有源光纖。多模（MM)泵浦光 并非總是被完全吸收，并且在聚合物保護(hù)外殼下面沿光纖的內(nèi)包層繼續(xù)傳播，所述聚合物 保護(hù)外側(cè)具有比石英的折射率小的折射率。隨著當(dāng)前泵浦源的功率增加，在包層中導(dǎo)引的 這種殘余泵浦光大到kW級(jí)別并不是罕見的。光纖會(huì)經(jīng)歷彎曲和其他機(jī)械應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致將 不期望的kW包層光導(dǎo)向易被損壞的外殼的微畸變。
[0003] 可能損壞保護(hù)外殼的不期望的包層光的另一個(gè)來(lái)源包括光纖之間的熔接區(qū)域。熔 接的光纖并非總是尺寸均勻的和/或并非完美熔接在一起的，這會(huì)產(chǎn)生在熔接區(qū)域中激勵(lì) MM光的有利條件。這種不期望的光也沿包層傳導(dǎo)，并且疊加至未被吸收的泵浦光的已有的 大功率上。同樣，從激光處理表面背向反射的大功率光可被耦合到包層中，并且因此對(duì)可以 將保護(hù)外殼加熱到臨界溫度的大功率做出貢獻(xiàn)。
[0004] 另外，在大功率SM光纖激光器系統(tǒng)中，在包層中導(dǎo)引的MM福射可能損壞光纖的末 端區(qū)域。最后，大功率SM激光器系統(tǒng)中的單模傳輸光纖的輸出端處的MM光的存在會(huì)影響 SM信號(hào)光的質(zhì)量。基于前述內(nèi)容，MM包層光是非常不理想的，并且應(yīng)該被去除。
[0005] 參考圖1，典型地，大功率光纖激光器系統(tǒng)配置有無(wú)源光纖10,其位于放大增益模 塊下游，并且將放大的信號(hào)光傳輸至將要由信號(hào)光進(jìn)行處理的表面。光纖10包括導(dǎo)引信號(hào) 光的纖芯12、支持不期望的MM包層光的波導(dǎo)包層14、以及防止MM光逃出包層14的聚合物 保護(hù)外殼16?？蛇x地，傳輸光纖10還具有折射率小于包層14的折射率的外包層。如上所 述，沿波導(dǎo)包層14導(dǎo)引的MM光是非常不理想的并且是危險(xiǎn)的，因此應(yīng)該將其從波導(dǎo)包層14 中去耦合。
[0006] 配置用于去除包層光并且將光能轉(zhuǎn)換為熱能的裝置被稱為包層模式吸收器或剝 離器（"CMA"或"CMS"）。典型地，CMS是沿一個(gè)或多個(gè)無(wú)源光纖的長(zhǎng)度設(shè)置的，所述無(wú)源 光纖例如是剝離保護(hù)外殼18并且配置有折射率大于石英（即波導(dǎo)包層14)的折射率的傳 輸光纖。
[0007] 已知的CMS的一些結(jié)構(gòu)限制包括低的熱傳導(dǎo)率，其導(dǎo)致了大功率包層光的局部去 除。已知的硅樹脂吸收器通常允許將具有在約100至約400W范圍內(nèi)變化的功率的包層光 去耦合，認(rèn)為所述功率不會(huì)特別損壞硅樹脂和/或其他光學(xué)部件。然而，這種功率范圍容限 對(duì)于現(xiàn)代的幾 kW的大功率光纖系統(tǒng)而言是不夠的，在所述大功率光纖系統(tǒng)中去除高于約 400W的功率可能將CMS加熱到可能容易損壞CMS和其他光學(xué)部件的溫度。
[0008] 同樣，MM光包括高數(shù)值孔徑（"NA"）光和低NA光。高NA光以相對(duì)較大的角度傳 播，并且可能容易被吸收。然而，以最高至約45°的角度傳播的低NA光很少被吸收，并且因 此在幾乎沒(méi)被吸收的情況下繼續(xù)傳播。到達(dá)系統(tǒng)輸出時(shí)，沒(méi)被吸收的MM光顯著惡化了輸出 信號(hào)光的質(zhì)量。
[0009] 因此，需要一種大功率CMS，其結(jié)合大功率光纖激光器系統(tǒng)一起使用，并且配置為 從波導(dǎo)包層最大程度地去耦合MM包層光。
[0010] 還需要一種CMS，其配置為沿其整個(gè)長(zhǎng)度提供對(duì)包層光的基本上均勻分布的吸收。
[0011] 還需要一種具有耐高溫結(jié)構(gòu)的大功率CMS。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 通過(guò)所公開的包層模式剝離器（"CMS"）來(lái)滿足這些和其他需求。CMS配置有這 樣的優(yōu)選長(zhǎng)度，使得在去除的包層光的最大耗散光功率下到達(dá)的溫度不會(huì)超過(guò)所需的安全 級(jí)別。
[0013] 根據(jù)本公開的一個(gè)方面，基于硅樹脂的CMS配置有這樣的長(zhǎng)度，使得實(shí)現(xiàn)了從波 導(dǎo)包層去除麗光是沿CMS的長(zhǎng)度基本上均勻分布的。實(shí)現(xiàn)所公開的CMS的優(yōu)化結(jié)構(gòu)包括 用氧化鋁（A1 203)顆粒注入基于硅樹脂的基質(zhì)材料。
[0014] 該基質(zhì)材料配置有比內(nèi)包層折射率低的折射率，因此將MM光約束在波導(dǎo)包層。然 而，顆粒被分布在基質(zhì)材料的體積中，使得周期性地接觸導(dǎo)引的MM光，并且逐漸地散射該 MM光。散射的MM光沿各種方向傳播，所述方向包括基質(zhì)材料內(nèi)的方向。因此，每當(dāng)包層光 接觸顆粒時(shí)，散射的MM光的一部分保留在基質(zhì)材料中。然而，在基質(zhì)材料中保留的這一部 分光的最大耗散光功率使得基質(zhì)材料被加熱到的溫度總是小于已知會(huì)損壞基質(zhì)材料的預(yù) 定閾值溫度。選擇需要的顆粒濃度，以便提供具有優(yōu)選長(zhǎng)度的CMS，MM光去除在CM的所述 優(yōu)選長(zhǎng)度上的分布是基本上均勻的，同時(shí)在不超過(guò)閾值的溫度下加熱CMS。
[0015] 根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，CMS至少部分地沿光纖的錐形過(guò)渡區(qū)域設(shè)置。顆粒濃 度和過(guò)渡區(qū)域的錐角被選擇為，使得沿著優(yōu)化尺寸的CMS從波導(dǎo)包層基本上完全且均勻地 去除高數(shù)值孔徑（"NA"）模式和低NA模式兩者。沿著CMS的優(yōu)選長(zhǎng)度的散射光的最大耗 散光功率以低于閾值溫度的溫度加熱基質(zhì)材料。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 參考以下附圖，所公開的CMS的以上和其他特征將變得更加清楚明白，其中： [0017] 圖1是配置有CMS的現(xiàn)有技術(shù)光纖結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0018] 圖2是配置有所公開的包層模式吸收器（"CMS"）的大功率光纖激光器系統(tǒng) ("HPFLS"）的簡(jiǎn)圖；
[0019] 圖3是所公開的CMS的截面圖；
[0020] 圖4是根據(jù)本公開一個(gè)方面公開的光纖的簡(jiǎn)圖；
[0021] 圖5是圖4的配置有圖3所公開的CMS的光纖的簡(jiǎn)圖；
[0022] 圖6是配置有包括所公開的CMS的吸收器的組合的光纖的簡(jiǎn)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考所公開的模式包層吸收器以及合并了所述吸收器的大功率光纖 激光器系統(tǒng)。在可能的情況下，在附圖和描述中使用相同或類似的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)相同或 類似的部件或步驟。附圖只是簡(jiǎn)化形式而不是按精確比例繪制的。只是為了方便和清楚的 目的，方向性術(shù)語(yǔ)可以相對(duì)于附圖頁(yè)的平面來(lái)使用，并且不應(yīng)該解釋為限制范圍。除非另有 明示，說(shuō)明書和權(quán)利要求中的用語(yǔ)和措詞賦予光纖激光器領(lǐng)域的普通技術(shù)人員普通和慣常 的含義。所公開的光纖系統(tǒng)可被配置為SM系統(tǒng)或者M(jìn)M系統(tǒng)，并且按照脈沖化和/或連續(xù) 波方式操作。
[0024] 圖2說(shuō)明了大功率光纖激光器系統(tǒng)100的示意圖，例如，所述大功率光纖激光器 系統(tǒng)被配置為具有主振蕩器125、放大器150和至少一個(gè)泵浦175的主振蕩器功率放大器 ("ΜΟΡΑ"）結(jié)構(gòu)。泵浦175發(fā)射泵浦光，所述泵浦光沿與正向傳播信號(hào)光的方向相對(duì)的方 向奉禹合到放大器150中，所述正向傳播信號(hào)光例如可以是在高功率級(jí)別下在放大器150的 下游按照單模（"SM"）或多模（"多模"）輻射的。當(dāng)然，系統(tǒng)100可以包括具有任意數(shù)目 的振蕩器和/或放大器的各種結(jié)構(gòu)，所述數(shù)目可以在單個(gè)器件和多個(gè)光纖器件之間變化。
[0025] 如所示的，典型的增益模塊（無(wú)論是放大器150還是振蕩器125)配置有摻雜有稀 土離子的有源光纖13、以及熔接至有源光纖13的相應(yīng)末端的兩個(gè)無(wú)源光纖。例如，放大器 150放大信號(hào)光，該信號(hào)光沿系統(tǒng)100經(jīng)由傳輸無(wú)源光纖18朝著待激光處理的表面導(dǎo)引。 包層模式剝離器（"CMS")20可以設(shè)置在系統(tǒng)100的任意方便的部分。例如，包層模式剝離 器可以沿傳輸光纖18設(shè)置。作為光纖18的替代或補(bǔ)充，CMS20可以沿耦合在系統(tǒng)100的 增益模塊之間的無(wú)源光纖21設(shè)置，并且將來(lái)自泵浦175的未吸收泵浦光"清除"出光纖21 的波導(dǎo)包層。
[0026] 圖3說(shuō)明了配置有其外圍具有CMS20的伸展段的無(wú)源光纖21的橫截面。光纖21 包括同心配置的纖芯23、內(nèi)波導(dǎo)包層25和保護(hù)外殼。如激光領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的， 去除外殼的一部分以便為CMS20提供空間。可選地，光纖21可以具有反射型包層，這里未 示出。
[0027] 根據(jù)本公開的一個(gè)方面，CMS20包括彈性基質(zhì)材料31，所述彈性基質(zhì)材料圍繞包 層25并且具有比該包層的折射率低的折射率。然而，硅樹脂基質(zhì)材料31(例如硅凝膠）包 含多種添加劑33,例如分布在基質(zhì)材料31的體積（包括包層25和基質(zhì)材料31之間的界 面）中的氧化鋁A1203顆粒/漫射體/添加劑。這些添加劑33不吸收光，而是對(duì)光進(jìn)行散 射。散射典型地是全方向的，所述散射在光和顆粒33之間的接觸點(diǎn)將一些光留在基質(zhì)材料 31內(nèi)。
[0028] 顆粒33的濃度和分布被選擇為，沿吸收器20的長(zhǎng)度提供從包層25基本上均勻去 除麗光。因此，長(zhǎng)度被調(diào)節(jié)為使得發(fā)生麗光的基本上均勻的去除，去除麗光的最大耗散 光功率以小于預(yù)定熱閾值的溫度加熱CMS，所述預(yù)定熱閾值是已知的會(huì)損壞系統(tǒng)100的吸 收器和其他光學(xué)部件的熱閾值。
[0029] 通常，如果顆粒被減小到小于MM光的波長(zhǎng)的較小尺寸，則顆粒33的尺寸可以影響 CMS20的折射率。一旦CMS20的折射率發(fā)生改變，即增大至大于包層25的折射率，則MM包 層光的散射可以變成單向的。
[0030] 圖4說(shuō)明了與多包層模式的不同傳播角度相關(guān)的本發(fā)明的另一個(gè)方面。如已知 的，沿光纖25的包層傳播的MM光可以包括具有相對(duì)較大數(shù)值孔徑（"NA"）的模式和具有 相對(duì)較小NA的模式。當(dāng)光沿具有均勻橫截面的光纖（例如區(qū)域34)傳播時(shí)，反射角度α? 保持恒定。較大的ΝΑ模式可以容易地基本沿光路的初始伸展段接觸光纖的外圍并且被去 除。然而，低ΝΑ模式沿著區(qū)域34可能根本不接觸外圍。
[0031] 根據(jù)本公開的這一方面，光纖配置有錐形過(guò)渡區(qū)域32。如所示的，一旦光接觸錐 形區(qū)域或過(guò)渡區(qū)域32的表面，只要光傳播通過(guò)該過(guò)渡區(qū)域，光就按照逐漸增大的角度α彈 回。換言之，角度α 1〈α 2〈α 3〈α 4〈α 5,依此類推。
[0032] 除了參考圖4之外，還參考圖5,錐形區(qū)域32配置有錐角β，所述錐角被選擇為提 供具有優(yōu)選長(zhǎng)度的CMS20,其中沿所述優(yōu)選長(zhǎng)度基本上均勻地去除不期望的ΜΜ光，其中去 除麗光的最大耗散功率低于CMS20的給定基質(zhì)材料的熱閾值。換言之，沿CMA的熱負(fù)荷是 平滑的，盡管高ΝΑ光是沿光路的上游初始伸展段從光纖去除的，而低ΝΑ光在被沿光路的延 伸通過(guò)錐形區(qū)域32的下游伸展段去除之前，通過(guò)錐形恒定地轉(zhuǎn)換為逐漸變大的ΝΑ。
[0033] 具體地參考圖5,無(wú)源光纖21的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之一包括相對(duì)的末端區(qū)域22和22'，每 一個(gè)末端區(qū)域均具有均勻的相對(duì)較小的直徑。依賴于系統(tǒng)100的局部要求，末端區(qū)域可以 是均勻配置的，也可以不是均勻配置的。光纖21進(jìn)一步配置有兩個(gè)錐形區(qū)域或過(guò)渡區(qū)域32 和32'，以及直徑大于末端區(qū)域的中心區(qū)域。通常，圖5的光纖21的橫截面指的是沿縱軸 Α-Α'得到的雙瓶頸形狀縱向橫截面。
[0034] CMS20可以設(shè)置在末端區(qū)域22和中心區(qū)域34之間，并且可以終止于這些區(qū)域中。 例如，為了將涂層38邊緣的燒熔最小化，例如沿中心區(qū)域34的約20cm并且還沿整個(gè)錐形 區(qū)域32剝離涂層38的一部分。隨后這樣設(shè)置的開口例如用化合物質(zhì)量體進(jìn)行填充，所述 化合物質(zhì)量體包括高至約60 %百分比的添加劑33。隨后，可以將CMA20放置在具有?50cm 的彎曲直徑的增益模塊外殼中。這樣配置的CMS已經(jīng)被測(cè)試出能夠在大于120°C的溫度下 安全地操作。CMS20的位置可以更改并且基本上僅包括過(guò)渡區(qū)域32。
[0035] 基于如述內(nèi)容，耗散光功率的最大級(jí)別依賴于CMA的長(zhǎng)度。娃樹脂材料中的顆粒/ 漫射體濃度以及錐形區(qū)域的錐角被選擇為，使得在最大耗散功率級(jí)別下以安全溫度下加熱 基質(zhì)材料。改變兩個(gè)參數(shù)（漫射體濃度和過(guò)渡區(qū)域的錐角）允許實(shí)現(xiàn)在最大可能功率級(jí)別 下將不期望的多個(gè)包層模式（包括高數(shù)值孔徑和低數(shù)值孔徑）基本上均勻地去除和隨后發(fā) 射，
[0036] 參考圖6,光纖21可以分別配置有兩個(gè)或多個(gè)CMS20和46。如上所述，光纖21包 括纖芯52、至少一個(gè)或多個(gè)包層25和保護(hù)外殼30。CMS46可以是具有基本上局部發(fā)射的傳 統(tǒng)硅樹脂吸收器。為了保護(hù)吸收器46和其他光學(xué)部件，耗散功率不應(yīng)該產(chǎn)生大于熱閾值的 溫度。因此，有可能配置具有所公開的吸收器20的光纖21，所述吸收器操作用于按照安全 且有效的方式去除MM包層的較大部分，因此只留下了整個(gè)MM光的一小部分，所述一小部分 MM光在CMS20的下游在期望的相對(duì)較低的溫度下由吸收器46有效地去除。
[0037] 在不脫離本公開的精神和必要特征的情況下可以對(duì)所公開的結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種變化。 因此，旨在將上述描述中包含的所有主題解釋為僅是說(shuō)明性的而不是限制性的，本公開的 范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于大功率光纖激光器系統(tǒng)的包層模式剝離器"CMS"單元，包括： 無(wú)源光纖，其配置有纖芯、圍繞所述纖芯的至少一個(gè)波導(dǎo)包層和所述包層上涂覆的聚 合物外殼，所述聚合物外殼具有定義了終止于包層平面中的開口的不連續(xù)表面；以及 包層模式剝離器"CMS"，其填充所述開口以便覆蓋所述包層的暴露部分，所述CMS配置 為沿CMS的整個(gè)長(zhǎng)度從包層基本上均勻地去除MM光，去除MM光的最大耗散光功率在比將 損壞所述CMS的熱閾值低的溫度下加熱CMS。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMS單元，其中所述CMS包括折射率小于包層折射率的基質(zhì) 材料和在所述基質(zhì)材料中注入的并散射入射到所述CMS上的MM光的多個(gè)漫射體，使得MM 的去除沿所述CMS的整個(gè)長(zhǎng)度基本上均勻地分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的CMS單元，其中所述漫射體的注入濃度被選擇為在整個(gè)長(zhǎng)度 上提供所述CMS，所述長(zhǎng)度的尺寸優(yōu)選地被調(diào)節(jié)為在所述最大耗散功率下沿所述長(zhǎng)度從包 層均勻去除麗光。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMS單元，其中所述基質(zhì)材料包括硅樹脂樹脂，并且所述漫射 體包括氧化鋁顆粒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的CMS單元，其中所述無(wú)源光纖具有相鄰的中心均勻尺寸區(qū)域 和錐形區(qū)域，所述錐形區(qū)域至少部分地與所述CMS共同延伸、并且具有選擇為在整個(gè)長(zhǎng)度 上提供所述CMS的錐角，所述整個(gè)長(zhǎng)度的尺寸優(yōu)選地被調(diào)節(jié)為使得在所述最大耗散功率下 MM光的去除沿所述長(zhǎng)度基本上均勻地分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的CMS單元，其中所述無(wú)源光纖還具有第一和第二末端區(qū)域， 所述第一區(qū)域與一個(gè)錐形區(qū)域鄰接，以及另一個(gè)錐形區(qū)域橋接所述第二末端區(qū)域和中心區(qū) 域，所述CMS在均勻尺寸的中心區(qū)域和第一末端區(qū)域之間延伸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的CMS單元，其中所述第一和第二區(qū)域均具有比中心區(qū)域的橫 截面小的橫截面，所述第一和第二末端區(qū)域具有統(tǒng)一的配置或不同的配置，并且所述錐形 區(qū)域是均勻配置的或非均勻配置的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的CMS單元，其中所述一個(gè)錐形區(qū)域比所述另一個(gè)錐形區(qū)域長(zhǎng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的CMS單元，其中所述錐角被選擇為使得所述CMS操作為去除 MM光的低數(shù)值孔徑模式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMS單元，還包括吸收器，所述吸收器位于所述CMS下游，并 且操作為局部地去除沒(méi)有被所述CMS剝離的MM光的剩余部分。
11. 一種制造用于光纖激光器系統(tǒng)的包層模式吸收器單元的方法，所述光纖激光器系 統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)源光纖，每一個(gè)無(wú)源光纖均配置有纖芯、圍繞所述纖芯并且能夠?qū)б黄谕?的多模"MM"光的至少一個(gè)包層和所述包層上的聚合物外殼，所述方法包括： 在所需位置處去除所述外殼的一部分，從而在所述外殼中形成開口以便暴露一定長(zhǎng)度 的包層；以及 配置具有優(yōu)選長(zhǎng)度的包層模式剝離器"CMS"，使得當(dāng)在所述開口內(nèi)將所述CMS應(yīng)用于 包層時(shí)，所述CMS操作為沿所述CMS的優(yōu)選長(zhǎng)度基本上均勻地去除MM，去除MM的最大耗散 光功率小于將損壞所述CMS的熱閾值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中對(duì)所述CMS的配置包括： 提供折射率比包層折射率小的基質(zhì)材料； 將光散射漫射體注入所述基質(zhì)材料；以及 選擇所述漫射體的濃度以便提供具有所述優(yōu)選長(zhǎng)度的CMS，在所述優(yōu)選長(zhǎng)度上所述漫 射體以最大耗散光功率基本上均勻地散射MM光。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述基質(zhì)材料包括硅樹脂，并且所述散射漫射 體包括AL203顆粒。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中提供無(wú)源光纖包括：拖拽所述纖芯和包層，使得 具有均勻配置的中心區(qū)域和至少一個(gè)錐形區(qū)域，所述錐形區(qū)域從所述中心區(qū)域的一端起按 照所需的錐角延伸，所述錐角被選擇為提供具有所述優(yōu)選長(zhǎng)度的CMS。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述錐角被選擇為將MM光的低數(shù)值孔徑"LNA" 模式的角度增加到LNA模式被從包層去除的所需角度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中提供無(wú)源光纖包括：拖拽所述纖芯和包層，使得 具有隔開的第一和第二末端區(qū)域，其中所述第一末端區(qū)域與一個(gè)錐形區(qū)域鄰接，以及另一 個(gè)錐形區(qū)域橋接所述第二末端區(qū)域和中心區(qū)域，所述末端區(qū)域均具有比所述中心區(qū)域的橫 截面小的基本上均勻的橫截面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中去除在所述中心區(qū)域和所述第一末端區(qū)域之間 的保護(hù)外殼，使得所述CMS沿一個(gè)錐形區(qū)域在其整個(gè)長(zhǎng)度上或者在整個(gè)長(zhǎng)度的一部分上延 伸。
18. -種大功率光纖激光器系統(tǒng)，包括： 至少一個(gè)增益模塊，其操作用于發(fā)射大功率輻射； 多個(gè)光學(xué)地耦合至所述增益模塊的無(wú)源光纖，所述無(wú)源光纖均具有纖芯、圍繞所述纖 芯并且配置為導(dǎo)引多模"MM"光的至少一個(gè)包層、以及所述包層上的外殼，所述無(wú)源光纖中 的至少一個(gè)的外殼的一部分被去除以便暴露所述包層； 包層模式剝離器"CMS"，其被應(yīng)用于暴露的包層，并且配置為沿所述CMS的整個(gè)長(zhǎng)度從 所述包層基本上均勻地去除MM光，去除MM光的最大耗散光功率在比將損壞所述CMS的熱 閾值低的溫度下加熱所述CMS。
19. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的大功率光纖激光器系統(tǒng)，還包括：附加的增益模塊和至少 一個(gè)泵浦源，所述泵浦源配置為沿與信號(hào)光的傳播方向相對(duì)的方向泵浦所述一個(gè)增益模 塊，所述增益模塊定義了 ΜΟΡΑ結(jié)構(gòu)，其中所述一個(gè)增益模塊配置為SM功率放大器，并且所 述附加增益模塊包括SM主振蕩器，配置有CMS的無(wú)源光纖是傳輸光纖或在一個(gè)增益模塊和 附加增益模塊之間的光纖。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的大功率系統(tǒng)，其中所述增益模塊操作為發(fā)射脈沖式大功率 輻射或者連續(xù)大功率輻射，所述輻射按照單?；蚨嗄＿M(jìn)行發(fā)射。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的大功率系統(tǒng)，其中所述CMS包括折射率小于包層折射率的 基質(zhì)材料以及在所述基質(zhì)材料中注入的用以散射入射到CMS上的MM光的多個(gè)漫射體，使得 MM的去除沿所述CMS的整個(gè)長(zhǎng)度基本上均勻地分布。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的大功率系統(tǒng)，所述漫射體的注入濃度被選擇為在整個(gè)長(zhǎng)度 上提供所述CMS，所述長(zhǎng)度的尺寸優(yōu)選地被調(diào)節(jié)為在所述最大耗散功率下沿所述長(zhǎng)度從包 層均勻去除麗光。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的大功率系統(tǒng)，其中所述基質(zhì)材料包括硅樹脂，并且所述漫 射體包括氧化鋁顆粒。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的大功率系統(tǒng)，其中每個(gè)漫射體的尺寸均被調(diào)節(jié)為使得將MM 光基本上單向散射到所述基質(zhì)材料中。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的大功率系統(tǒng)，其中所述無(wú)源光纖具有相鄰的中心均勻尺寸 區(qū)域和錐形區(qū)域，所述錐形區(qū)域至少部分地與所述CMS共同延伸、并且具有選擇為在整個(gè) 長(zhǎng)度上提供所述CMS的錐角，所述整個(gè)長(zhǎng)度的尺寸優(yōu)選地被調(diào)節(jié)為使得在所述最大耗散功 率下MM光的去除沿所述長(zhǎng)度基本上均勻地分布。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的大功率系統(tǒng)，其中所述無(wú)源光纖還包括第一和第二末端區(qū) 域，其中所述第一區(qū)域與一個(gè)錐形區(qū)域鄰接，以及另一個(gè)錐形區(qū)域橋接所述第二末端區(qū)域 和中心區(qū)域，所述CMS在均勻尺寸的區(qū)域和第一末端區(qū)域之間延伸。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的大功率系統(tǒng)，其中所述第一和第二末端區(qū)域均具有比中心 區(qū)域的橫截面小的橫截面，所述第一和第二末端區(qū)域具有統(tǒng)一結(jié)構(gòu)或不同的結(jié)構(gòu)，并且所 述錐形區(qū)域是均勻配置的或非均勻配置的。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的大功率系統(tǒng)，其中所述一個(gè)錐形區(qū)域比所述另一個(gè)錐形區(qū) 域長(zhǎng)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的大功率系統(tǒng)，其中所述錐角被選擇為使得所述CMS操作為 去除麗光的低數(shù)值孔徑模式。
【文檔編號(hào)】G02B6/02GK104094483SQ201280062664
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】瓦倫丁·蓋龐特瑟夫, 瓦倫丁·弗明, 米哈伊爾·阿布拉莫夫, 安東·費(fèi)林 申請(qǐng)人:Ipg光子公司