在約974nm-1030nm波長范圍內(nèi)具有高亮度低噪聲輸出的高功率光纖泵浦源的制作方法
【專利摘要】高功率超亮泵浦源配置有：多模(“MM”)種子源，所述MM種子源輸出在約974和1030nm之間的波長范圍內(nèi)的所需波長處輸出MM平滑低噪聲信號光，MMYb光纖波長轉換器，操作用于將副泵浦波長λsp處的多個高功率(“HP”)半導體激光二極管的發(fā)射轉換為在所需波長λp處的泵浦輸出，其中Δλ＝λp-λsp＜0.1λsp。Yb摻雜MM波長轉換器配置有與低噪聲信號光實質上相同的噪聲級別，實質上等于n?x?B的亮度(“B”)，其中n是HP半導體激光二極管的個數(shù)，并且B是每一個HP激光二極管的亮度，以及實質上等于nPd的輸出功率(“Po”)，其中Pd是每一個HP激光二極管的功率，并且n是HP激光二極管的個數(shù)。
【專利說明】在約974nm-1030nm波長范圍內(nèi)具有高亮度低噪聲輸出的高功率光纖泵浦源
[0001]本發(fā)明的【背景技術】【技術領域】
[0002]本公開涉及光纖泵浦源，所述光纖泵浦源配置有發(fā)射平滑低信號光的MM種子源，所述MM種子源耦合至Yb多模MM波長轉換器，所述Yb MM波長轉換器將半導體激光二極管發(fā)射的光轉換為在從約974nm至約1030nm波段內(nèi)放大的超亮度且低噪聲的泵浦輸出。
[0003]已知技術
[0004]包括鐿摻雜增益光纖的光纖激光器是高效率、低沉本、緊湊且結實的發(fā)光和光放大裝置?；阼O的光纖激光器統(tǒng)治了工業(yè)光纖激光器市場，主要是由于其卓越的效率和長期穩(wěn)定性。
[0005]依賴于向芯區(qū)材料添加的摻雜劑，鐿摻雜介質中的最高吸收峰出現(xiàn)在約974nm-976nm。因此,在盡可能接近峰值吸收波長(例如975nm)的波長處泵浦鐿摻雜介質相對于其他泵浦波長具有兩個明顯的優(yōu)勢:鐿光纖增益模塊的短光纖波長和高效率。前者特別重要，因為泵浦的Yb增益模塊的短光纖長度是限制影響功率縮放的不利非線性效應的關鍵。因此，非線性效應和下面解釋的其他缺陷可能妨礙具有高光束質量的高功率Yb光纖激光器結構的功率縮放，例如高亮度。
[0006]為了成功地克服這些缺陷的至少一個，需要將用于HP Yb增益模塊的泵浦源配置為發(fā)射在峰值吸收波長處不但具有最高可能泵浦功率、而且具有最高亮度和功率密度、以及最低可能噪聲級別的泵浦光。
[0007]對于泵浦功率增加的可變解決方案可以是波束組合的原理，其實質上意味著將MM組合器中的多個激光二極管的輸出進行組合以便獲得直接耦合到泵浦Yb增益模塊的單一輸出束。將基于這種原理的泵浦源進一步稱作MM組合器泵浦源。盡管MM泵浦源輸出的功率可以非常高，亮度和功率密度以及噪聲級別通常都不會顯著改善，如果不是根本沒改善的話。
[0008]為了改進泵浦光的亮度，應該通過增加泵浦光的麗輻射中每個模式的能量來降低泵浦光的發(fā)散性和/或應該降低光束尺寸。然而，MM組合器泵浦源中的多個激光二極管的亮度是守恒的，不會得到改善，因為不存在由半導體激光器發(fā)射的泵浦光的進一步放大。
[0009]在沒有不良后果的情況下，對于增加麗組合器泵浦輸出的功率所必須的增加激光二極管的個數(shù)不會有效。將組合器的輸出導引至增益模塊的傳輸光纖的芯區(qū)直徑應該隨著增加的功率而擴大，否則將泵浦光耦合到傳輸光纖中禁止地引起高功率損耗。一旦增加芯區(qū)直徑，即使對于較大的泵浦功率，功率密度保持與增加功率之前實質上相同。這導致了最多在泵浦的Yb增益光纖(也稱作增益模塊)中相同的泵浦吸收(即泵浦光與有源芯區(qū)的重疊)保持實質上相同。無需減小Yb摻雜有源光纖的長度，不會增加限制增益和光束質量的非線性效應的閾值。
[0010]基于上述內(nèi)容，MM組合的泵浦源提供高和極高泵浦光功率。然而，泵浦光的亮度和功率密度不是增加的泵浦光功率的受益者。因此，需要輸出在974-1030nm范圍內(nèi)具有高亮度和高功率密度的高功率光的改進光纖泵浦源，以便在Yb增益模塊中提供進一步的功率縮放和光束質量。
[0011]替代地，總是存在配置包括高功率多模光纖激光器的泵浦源的概率，所述高功率多模光纖激光器將能夠在所需的波長處產(chǎn)生高功率泵浦光。然而，因為幾個出射模式彼此干擾，在諧振器中產(chǎn)生的不想要的功率峰值(所謂的斑紋效應)可能大到足以損壞激光器。但是，即使不會損壞激光器，其輸出波動，并且具有明顯不希望的較高噪聲。
[0012]因此，需要提供一種在974nm-1030nm范圍內(nèi)輸出穩(wěn)定的高功率超亮泵浦光的光纖泵浦源，具體地在975nm的波長。
[0013]另外需要一種高功率泵浦源，所述高功率泵浦源操作用于在974nm-1030nm的范圍內(nèi)輸出與已知MM組合的泵浦源相比具有相當大改進的亮度的高功率穩(wěn)定泵浦光。
[0014]還需要提供一種輸出974_1030nm范圍內(nèi)的泵浦光的高功率超亮光纖泵浦源，其特征在于:
[0015]泵浦傳輸光纖中的功率密度比大多數(shù)大功率的MM組合器泵浦源中可用的當前可用功率密度高至少10倍；以及
[0016]泵浦光功率級別超過當前可用的功率級別。
[0017]仍然需要一種高功率光纖泵浦源，具有:多模式種子源，輸出平滑的低噪聲信號光；以及Yb摻雜波長轉換器，所述Yb摻雜波長轉換器配置為對信號光進行放大，以便輸出噪聲級別不會超過光信號并且亮度極大地超過光信號亮度的泵浦光。
[0018]還需要一種高功率超亮泵浦源，配置有種子源和波長轉換器，所述波長轉換器操作用于將在波長Xsp處的多個高功率半導體副泵浦激光二極管的發(fā)射轉換為在波長λρ&的泵浦號，使得Λ X = Xp-X sp<0 / I λ sp0

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]通過這里公開的高功率超亮泵浦源來滿足這些需求，所述高功率超亮泵浦源配置為對平滑的(無尖峰)低噪聲信號光進行放大，并且輸出高功率超亮低噪聲高密度的泵浦光。具體地，所公開的泵浦源操作用于在974nm和1030nm的波長范圍內(nèi)輸出高功率超亮低噪聲高密度的泵浦光，并且更優(yōu)選地在975nm的波長處。
[0020]所公開的MM高功率超亮泵浦源配置有一個或多個組合的MM種子源，所述組合的MM種子源在974nm-1030nm范圍內(nèi)輸出平滑信號光，優(yōu)選地在975nm波長或者任意其他所需波長處。MM種子源可以配置為光纖部件或者MM激光二極管，并且輸出能夠達到幾百瓦特的信號光。
[0021 ] MM泵浦源還具有Yb摻雜MM波長光纖轉換器，所述Yb摻雜MM波長光纖轉換器操作用于將來自多個MM半導體激光二極管的Xsp波長處的副泵浦發(fā)射轉換為泵浦光λρ，其中Δ λ = λ ρ- λ sp<0 / IAsp0
[0022]MM波長轉換器也配置為接收和放大低噪聲MM信號光，以便輸出信號光波長\處的明亮泵浦光，所述泵浦光可以達到kW級別但是具有實質上等于I的噪聲指數(shù)。換句話說，麗Yb元件不會向信號光增加任意附加的噪聲。因此，將Yb摻雜的麗波長轉換器配置為Yb摻雜的MM光纖放大器，所述Yb摻雜的MM波長放大器不會向種子信號光的噪聲級別添加任意增益指數(shù)，而是相當大地改進了其亮度。
[0023]麗Yb半導體激光二極管(組合用于限定發(fā)射在波長λ sp處的副泵浦光的泵浦子組件)的個數(shù)可以多到幾十個這些二極管。每一個半導體副泵浦二極管能夠輸出最高至幾百瓦特的副泵浦光。因此，副泵浦配置用于將非常大功率的副泵浦光傳輸至MM Yb波長轉換器，從而所述MM Yb波長轉換器能夠在非常高的功率級別下輸出超亮低噪聲泵浦光。
[0024]將來自MM Yb波長轉換器的泵浦信號耦合到傳輸光纖中，假設泵浦光功率是均勻的，所述傳輸光纖的橫截面小于現(xiàn)有技術的MM激光二極管組合器的傳輸光纖的芯區(qū)直徑。因此，傳輸至Yb增益模塊的泵浦光具有較高的功率密度，所述較高的功率密度在相同條件下是現(xiàn)有技術的基于MM組合器的泵浦源中傳輸?shù)墓β拭芏鹊氖痘蛞陨?。因此，這里公開的泵浦源的MM泵浦光不但是非常大功率、超亮的且低噪聲的，而且具有高密度。
[0025]所公開的泵浦源也可以配置為輸出高功率明亮的單模(SM)泵浦光。這種結構也包括:根據(jù)以上公開的源以及具有Yb摻雜光纖的SM光纖激光器配置的第一級聯(lián)結構。因此，泵浦源輸出高功率、高亮度和SM泵浦光。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]根據(jù)伴隨附圖的以下具體描述，所公開器件的以上和其他特征將變得更加易于明白，其中:
[0027]圖1說明了所公開的麗泵浦源的光學示意圖，所述麗泵浦源輸出在974nm-1030nm波長范圍內(nèi)的高功率超亮MM泵浦光。
[0028]圖2A說明了圖1所公開的泵浦源，但是與單模Yb激光器相結合以便輸出在974nm-1030nm波長范圍內(nèi)的高功率超亮SM泵浦光。
[0029]圖2B說明了圖2A的Yb光纖激光器的詳細結構。
[0030]圖3說明了包括圖1或2A的多個泵浦系統(tǒng)的高功率光纖激光器系統(tǒng)，所述泵浦系統(tǒng)按照端泵浦(end pump)結構彼此f禹合。
[0031]圖4說明了包括圖1或2所公開的光纖泵浦系統(tǒng)的高功率光纖激光器系統(tǒng)，所述光纖泵浦系統(tǒng)根據(jù)側泵浦技術來設置。
【具體實施方式】
[0032]參考圖1，光纖泵浦源10包括:至少一個或多個組合的種子12，產(chǎn)生在約974nm和約1030nm之間的信號光；以及MM波長組合器14，接收并且放大信號光以便輸出高功率高亮度泵浦光。波長轉換器14包括:有源光纖，所述有源光纖具有用Yb離子摻雜、并且用副泵浦系統(tǒng)16進行側泵浦的多模芯區(qū)，所述副泵浦系統(tǒng)包括多個組合的半導體激光二極管18。后者產(chǎn)生副泵浦波長λ sp的副泵浦光，將所述副泵浦光耦合到轉換器14中，選擇所述副泵浦光，使得Λ λ = λρ-λ$〈0 / IXsp，其中λ 5是泵浦輸出波長(與信號光的波長相同)。波長的狹窄性(closeness)對于高量子效率有貢獻，所述高量子效率進而轉換成泵浦的Yb光纖模塊的低熱相關損耗和高增益。因此如這里所公開的，波長轉換器14操作用于將入印波長處的副泵浦發(fā)射轉換為泵浦波長λρ。
[0033]例如，將種子12配置為單?；蚨嗄＝M合的大功率帶尾纖(pigtailed)MM激光二極管或基于光纖的種子，所述種子產(chǎn)出在974nm-1030nm波長范圍的平滑無尖峰信號光，并且優(yōu)選地975nm波長，并且具有至少約0.lm.r.s的均方根(r.m.s)噪聲級別。二極管也具有范圍在約0.1和0.13之間的NA。信號光可以具有在幾十瓦至幾百瓦之間變化的輸出功率。無源MM光纖20接收所產(chǎn)生的信號光，并且將其進一步導引至MM Yb波長轉換器14。例如，無源光纖20配置有100微米或更大的MM芯區(qū)直徑。選擇信號光的具體波長(因此是源10的泵浦輸出的波長)以在最靠近放大器100的吸收峰的波長處對Yb增益模塊100進行泵浦。放大器可以在1030-1070nm的范圍內(nèi)操作。替代地，種子102可以包括一個或多個組合的SM光纖激光器。
[0034]波長轉換器14的MM Yb摻雜的有源光纖可以具有雙包層或者規(guī)則的結構以及例如可以在約50至150微米(或更大)的范圍內(nèi)變化的芯區(qū)直徑。所有光纖的外徑可以是均勻的并且例如從約110至約300微米變化。轉換器14的Yb摻雜光纖還配置有在約0.05至0.13之間變化的小NA。
[0035]從波長轉換器14輸出的泵浦光的輸出功率Po可以非常高，并且依賴于在副泵浦組件中組合的HP半導體激光二極管18的個數(shù)，例如側泵浦轉換器以及當然其個數(shù)。因此，泵浦光的功率PO?NxPld，其中N是HP激光二極管的個數(shù)，并且Pld是每一個單獨二極管的功率。當然，泵浦光的輸出功率Po也依賴于信號光的功率,可以將所述信號光的功率疊加到HO激光二極管的組合功率。例如，可以在920nm波長處發(fā)射泵浦光，并且泵浦光和信號光兩者一起傳播并且與信號光的傳播相反地傳播。激光二極管的個數(shù)可以包括最高90個組合在一起的二極管。例如，每一個二極管可以輸出100瓦的泵浦光。因此，泵浦源10可以輸出在約974nm至1030nm之間變化的波長下的幾kW的泵浦光。注意:盡管將副泵浦組件示出為是側泵浦波長轉換器14，本領域普通技術人員易于實現(xiàn)包括多個激光二極管18在內(nèi)的端泵浦結構。
[0036]分別與HP激光二極管和信號光的功率級別相比，泵浦光的高功率級別Po對于泵浦光改進的亮度(“B”)有顯著的貢獻。亮度B通?？梢缘扔赑o / BPP，其中BPP是波束參數(shù)乘積，進而可以確定為是I / 2DcxNA，其中Dc是芯區(qū)直徑，并且NA是數(shù)值孔徑。因為所述NA實際上與信號光的NA相同或者更小，假設輸出功率實質上均勻，泵浦輸出的亮度可以是現(xiàn)有技術的功率最大MM組合器的亮度的至少10倍。
[0037]芯區(qū)中Yb3+摻雜劑的濃度有利地是相當?shù)?。根?jù)本公開，優(yōu)選地，Yb的濃度在50ppm和IOOppm之間變化。但是這一范圍可以擴展到約10?200ppm的范圍。
[0038]波長轉換器14也具有:輸入和輸出無源光纖(未不出)，稱合至Yb摻雜光纖的相應端面；以及傳輸光纖15，將泵浦光導引至增益模塊100。傳輸光纖典型地配置有與轉換器14的輸出無源光纖的芯區(qū)尺寸類似的芯區(qū)尺寸，以防止不必要的損耗。在光纖激光器領域的普通技術人員應該理解的是假設泵浦功率實質上相同，將泵浦光導引至本公開的系統(tǒng)中的芯區(qū)比已知的MM耦合器泵浦源的傳輸光纖的芯區(qū)小很多。這導致了傳輸至增益模塊100的泵浦光的非常高的功率密度，功率密度是與 申請人:所知的最先進的當前泵浦源相關聯(lián)的已知功率密度的至少10倍和以上。泵浦光的所需頻率和高密度可以相當大地減小Yb模塊100中的有源光纖的長度，所述有源光纖的長度有利地影響其增益和輸出光束的質量。
[0039]因此，將麗波長轉換器14配置作為麗光纖放大器。因此，轉換器14的已放大泵浦信號的噪聲級別不會大于種子源12的噪聲級別(較低)。這種低噪聲泵浦信號對于改進的增益模塊100也有貢獻。[0040]泵浦輸出的976nm波長不是唯一可能的波長?？梢匀菀椎貙崿F(xiàn)比976nm波長更長的其他波長。然而，在976nm處進行泵浦允許Yb模塊100的較短光纖長度，是限制非線性效應及實現(xiàn)聞效率的關鍵因素。
[0041]可以將多個源10組合在一起，并且用作獨立的裝置。然而，本公開的源10的優(yōu)勢在合并了源或多個源10作為不同泵浦結構中的泵的光纖激光器系統(tǒng)的場景下是特別顯著的，如下所述。
[0042]圖2A和2B說明了合并兩個或更多個級聯(lián)結構的高功率SM泵浦源25的結構。第一級聯(lián)結構根據(jù)圖1的泵浦源10進行配置，并且附加的級聯(lián)結構配置有Yb摻雜的SM光纖激光器24。將所述級聯(lián)結構光學地彼此耦合以便輸出例如在約1030nm的單模泵浦光。激光器24配置了有源石英光纖30，所述有源石英光纖具有約10-20微米的芯區(qū)直徑和50-100微米直徑的包層。光纖30的芯區(qū)30c摻雜有Yb離子，并且優(yōu)選地具有MM芯區(qū)，所述MM芯區(qū)能夠支持在所需波長范圍內(nèi)的基本模式，例如在I微米范圍內(nèi)。激光器24還具有一對雙包層無源光纖26、28，每一個均接合至有源光纖30的端面。均勻配置的輸入和輸出無源光纖26、28每一個均具有單模(“SM”)芯區(qū)和波導包層。通過在激光器24的無源光纖26和28的相應芯區(qū)中寫入的兩個光纖布拉格光柵46來提供波長選擇。
[0043]泵浦源25按照以下方式操作。將來自轉換器14的974_976nm波長范圍的高功率、超亮信號光進一步在輸出無源光纖32的較大MM芯區(qū)32c中導引(圖2B)，所述輸出無源光纖將這種光傳輸至激光器24的輸入無源光纖26。光纖26的波導包層具有實質上等于無源光纖32的芯區(qū)尺寸的直徑，例如100微米，而SM芯區(qū)26c配置有小于芯區(qū)32c的芯區(qū)尺寸的直徑。因此，來自泵浦源10的974-976nm的輸出信號光進一步沿輸入光纖26的包層和芯區(qū)26c兩者傳播。然而，將導引的光耦合到有源雙包層Yb摻雜的光纖30中，所述光纖30具有:麗芯區(qū)30c，所述麗芯區(qū)的直徑典型地大于芯區(qū)尺寸26c ;以及波導內(nèi)包層30cl，其尺寸實質上與輸入光纖26的波導包層相同。有源Yb摻雜光纖30的長度配置為使得在芯區(qū)30c中實質上吸收沿包層30cl傳播的光。因此，高功率光纖泵浦源25可以產(chǎn)生在所需波長處的SM高功率超亮泵浦光，例如1030nm。
[0044]各個輸入無源SM光纖26和有源Yb摻雜麗光纖30的芯區(qū)26c和30c配置有實質上彼此匹配的模場直徑(“MFD”，Mode Field Diameter)。當將芯區(qū)26導引的光耦合到芯區(qū)30c中時，其只激勵基模，如美國專利5，422，897和5，774，484中所公開的，所述美國專利共同屬于本公開的相同受讓人并且全部合并在此作為參考。
[0045]依賴于麗輸出光纖32的芯區(qū)32c以及SM輸入光纖26的芯區(qū)26c的直徑，代替以上公開的結構，可以使用普通光纖來產(chǎn)生SM超高亮度和高功率泵浦光。為了實現(xiàn)后一種情況，需要使無源光纖32的端面變成錐形，使得錐形端面的幾何直徑與SM無源輸入光纖26之一實質上匹配。那么，當然可以利用具有真實的SM芯區(qū)的有源光纖30。以上公開的1030 (nm)波長的激光器24只是示例性的，并且依賴于FBG的濾波參數(shù)。
[0046]圖3說明了將圖1的泵浦源10或圖2A的泵浦源25應用于配置有加固的Yb摻雜放大器40的超高功率光纖激光器系統(tǒng)35中的一種可能應用。具體地，高功率光纖激光器系統(tǒng)35包括組合在一起成束的多個泵浦源10。導引在1015-1070nm波長范圍內(nèi)的信號的中心SM信號傳輸光纖38延伸通過所述束，并且與周圍的泵浦系統(tǒng)10光學地連接。組合的泵浦源的輸出光纖42以及中心信號光纖根據(jù)端泵浦技術將信號光傳輸?shù)郊庸痰腨b光纖放大器40中。加固的光纖放大器40配置為在所需的1015和1070nm波長范圍內(nèi)輸出實質上基模的高功率束。如果需要，可以在所示系統(tǒng)中使用保偏光纖。
[0047]圖4說明了高功率光纖激光器系統(tǒng)45中所公開的泵浦系統(tǒng)10的另一種結構。這里，多個泵浦組限定了側泵浦結構，每一個泵浦組包括多個的圖1的高功率超亮光纖激光器泵浦系統(tǒng)10或者圖2A的泵浦系統(tǒng)25，并且加固的Yb放大器44限定了側泵浦結構。例如，將每一組的泵浦系統(tǒng)10組合在一起以便讓單一的輸出光纖將泵浦光在所需波長處從組合器導引至加固的光纖放大器44。加固的Yb光纖放大器可以輸出在1015-1070nm范圍內(nèi)的實質上基?；蛘叩湍Ｊ捷敵龅某吖狻Ｏ鄳膱D3和圖4中示出的示例特征在于加固的高功率放大器，所述高功率放大器用高功率明亮的泵浦光進行泵浦，所述泵浦信號的發(fā)射波長與給定的吸收峰實質上一致。由于后一種情況，本領域普通技術人員將認識到實質上減小了加固的放大器的有源光纖的長度，而增加了非線性效應的閾值。
[0048]已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明優(yōu)選實施例的至少一個，應該理解的本發(fā)明不限于那些精確的實施例。例如，所公開的泵浦源可以是CW和脈沖激光系統(tǒng)的主要部分。在不脫離這里公開的本發(fā)明范圍的情況下，本領域普通技術人員可以實現(xiàn)包括不同波長、光纖參數(shù)和稀土摻雜劑的各種變化、改進和適應。
【權利要求】
1.一種高功率超亮泵浦和低噪聲源HPUBLNS，包括: 至少一個種子源，產(chǎn)生波長λ p的低噪聲信號光； 多個高功率“HP”半導體激光二極管，組合在一起以在副泵浦波長λ sp處輻射副泵浦發(fā)射；以及 Yb摻雜多?！癕M”光纖波長轉換器，將副泵浦波長λ sp處的副泵浦發(fā)射轉換為在波長λ ρ處的泵浦輸出，所述Yb摻雜多模光纖波長轉換器配置為在波長λ ρ處發(fā)射泵浦輸出，所述泵浦輸出具有: 與低噪聲信號光實質上相同的噪聲級別， 實質上等于η X B的亮度“B”，其中η是HP半導體激光二極管的個數(shù)，并且B是每一個HP激光二極管的亮度，以及 實質上等于nPd的輸出功率“Po”，其中Pd是每一個HP激光二極管的功率，并且η是HP激光二極管的個數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述 的HPUBLNS,還包括具有芯區(qū)的傳輸光纖,所述傳輸光纖接收和導引放大的低噪聲泵浦輸出，所述傳輸光纖的芯區(qū)的芯區(qū)直徑配置為小于發(fā)射具有實質上等于泵浦輸出的功率的輸出光的MM組合器泵浦源的芯區(qū)直徑，其中泵浦輸出的亮度是MM組合器的輸出光的亮度的至少10倍或以上。
3.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，其中所述波長轉換器配置為使得放大的低噪聲泵浦輸出的均方根最多是0.1 %。
4.根據(jù)權利要求2所述的HPUBLNS，其中所述種子源具有從以下組選擇的配置，所述組包括:一個或多個組合的MM帶尾纖激光二極管，以及一個或多個SM光纖振蕩器。
5.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，其中所述副泵浦波長λsp在約910nm_975nm波長范圍之間變化。
6.根據(jù)權利要求4所述的HPUBLNS，其中所述波長轉換器配置有MMYb摻雜光纖以及輸入和輸出無源MM光纖，將所述輸入和輸出無源MM光纖接合至Yb摻雜光纖的相應相對端面，并且所述輸入和輸出無源MM光纖具有實質上等于接合至輸出無源光纖、Yb摻雜光纖的傳輸光纖的芯區(qū)直徑的均勻芯區(qū)直徑，將輸入無源光纖接合至帶尾纖激光二極管的輸出光纖。
7.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，其中所述半導體激光二極管配置為對波長光纖轉換器進行端泵浦或側泵浦。
8.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，其中Yb波長轉換器的數(shù)值孔徑范圍在約0.05和約0.13之間，而麗種子源的數(shù)值孔徑在約0.1和約0.13之間變化。
9.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，還包括SMYb摻雜光纖振蕩器，所述SM Yb摻雜光纖振蕩器接收放大的低噪聲泵浦光，并且操作用于產(chǎn)生在大于泵浦輸出波長λρ的波長處的SM光輸出。
10.根據(jù)權利要求9所述的HPUBLNS，其中所述SMYb光學振蕩器包括: 具有MM芯區(qū)的雙包層Yb摻雜光纖，配置為支持在所需波長范圍內(nèi)的實質上單一基模， 間隔開的雙包層輸入和輸出無源光纖，接合至Yb摻雜光纖的相應相對端面、并且具有相應的單模芯區(qū)，以及 一對光纖布拉格光柵，每一個均設置在無源光纖的SM芯區(qū)中，使得Yb激光器在約1015-1030nm波長范圍內(nèi)輸出基模SM泵浦光。
11.根據(jù)權利要求6所述的HPUBLNS，其中所述MM波長轉換器的Yb摻雜光纖的芯區(qū)具有最高至約300 μ m的芯區(qū)直徑。
12.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，還包括至少一個附加的HPPS，其中多個HPUBLNS光學地組合以對Yb增益模塊進行端泵浦。
13.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，還包括至少一個附加的HPPS，其中多個HPPLNS光學地組合以對Yb增益模塊進行側泵浦。
14.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，其中波長轉換器具有Yb摻雜MM光纖，所述Yb摻雜麗光纖配置有范圍在約IOppm和200ppm之間的Yb離子濃度。
15.根據(jù)權利要求2所述的HPUBLNS，其中所述傳輸光纖的芯區(qū)至少是50μ m。
16.根據(jù)權利要求1所述的HPUBLNS，其中Λλ = λ ρ-λ sp〈0.1 λ sp，其中λ ρ是泵浦輸出的波長，而Xsp是副泵浦波長。
17.一種高功率超亮低噪聲泵浦源“HPUBLNS”，包括: 至少一個種子源，產(chǎn)生無尖峰低噪聲信號光；以及 Yb摻雜多?！唉?”光纖波長轉換器，將副泵浦波長λ sp處的多個泵浦激光二極管的發(fā)射轉換為在波長λ p處的泵浦輸出，所述Yb摻雜多模光纖波長轉換器配置為在波長λρ處發(fā)射泵浦輸出，其中λ sp> λ ρ，所述MM波長轉換器配置為對信號光進行放大，使得泵浦輸出的亮度實質上超過低噪聲信號光的亮度、并且噪聲級別至多等于低噪聲信號光的噪聲級別。
18.根據(jù)權利要求17所述的HPUBLNS，還包括SMYb摻雜光纖振蕩器，接收放大的泵浦輸出，并且操作用于在大于泵浦輸出波長λ ρ的波長處產(chǎn)生SM光源輸出。
19.根據(jù)權利要求18所述的HPUBLNS，其中所述SMYb光學振蕩器包括: 具有MM芯區(qū)的雙包層Yb摻雜光纖，配置為支持在所需波長范圍內(nèi)的實質上單一基模， 間隔開的雙包層輸入和輸出無源光纖，接合至Yb摻雜光纖的相應相對端面、并且具有相應的單模芯區(qū)，以及 一對光纖布拉格光柵，每一個均設置在無源光纖的SM芯區(qū)中，使得Yb激光器在約1015-1030nm波長范圍內(nèi)輸出基模SM泵浦光。
20.根據(jù)權利要求18所述的HPUBLNS，其中所述種子源具有從帶尾纖激光二極管或者一個或多個SM光纖振蕩器選擇的結構。
【文檔編號】H01S3/10GK103765705SQ201180071549
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年8月18日 優(yōu)先權日:2011年8月18日
【發(fā)明者】瓦倫丁·蓋龐特瑟夫, 伊格爾·山馬爾特瑟夫 申請人:Ipg光子公司