[發明專利]超大功率單模光纖激光系統

有效

• 申請號: 201380079028.2
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN105659446B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 瓦倫丁·蓋龐特瑟夫;伊格爾·山馬爾特瑟夫
• 申請（專利權）人: IPG光子公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

1.一種超大功率單模“SM”光纖激光系統，包括：

單片光纖-光纖棒放大器，包括細長型輸入光纖部和輸出光纖棒狀部，所述放大器被構造為在放大器的相對末端之間具有纖芯和圍繞纖芯的包層，所述纖芯包括：

柔性的尺寸均勻的輸入纖芯區域，沿著輸入光纖部的長度延伸并配置為沿著傳播方向對SM進行波導導引；以及

直線形輸出纖芯區域，沿著光纖棒狀部的長度從輸入纖芯區域向纖芯的輸出端擴展，所述纖芯的輸出端能夠支持基模和高階模，基模“FM”的模場面積與纖芯的橫截面的中心區域相重疊，光纖棒狀部配置為長度在約10cm和約30cm之間，且數值孔徑至少約0.1；以及

超大功率多模泵浦源，可操作用于沿反向傳播方向發射數值孔徑小于纖芯的數值孔徑并被耦接到輸出纖芯端的泵浦光，泵浦光的功率密度遠大于使與FM不重疊的纖芯區域褪色所需的密度，其中放大器發射SM的輸出，所述輸出的平均輸出功率超過約5kW，或峰值功率達到MW級。

2.根據權利要求1所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，還包括與放大器的輸出端相拼接并具有圓柱形橫截面或大體錐形橫截面的無芯型二氧化硅玻璃棒。

3.根據權利要求1所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，其中所述輸出纖芯區域配置為具有截錐形的模式轉變部分。

4.根據權利要求3所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，其中所述輸出纖芯區域還具有圓柱形的部分，從截錐形的部分延伸并包括輸出纖芯端。

5.根據權利要求1所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，其中所述泵浦光源配置有：

至少一個泵浦種子源，產生波長為λ_p的低噪聲泵浦光信號；

多個大功率“HP”半導體激光二極管，組合在一起以便輻射子泵浦波長為λ_sp的子泵浦輻射；以及

摻雜Yb的多模“MM”光纖波長變換器，將子泵浦波長為λsp的子泵浦輻射變換為波長為λ_p的泵浦信號，其中由波長變換器發射的泵浦信號具有：

與低噪聲信號光的噪聲等級實質上相同的噪聲等級，

與n*B實質上相同的亮度“B”，其中n是HP半導體激光二極管的數量，以及B是每個HP激光二極管的亮度；以及

與n*P_d實質上相同的輸出功率“P_o”，其中P_d是每個HP激光二極管的功率，以及n是HP激光二極管的數目。

6.根據權利要求1所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，還包括：

種子，發射被耦合到輸入纖芯區域中的SM的信號光，

WDM，位于所述種子和輸入纖芯端之間，以及

附加泵浦源，發射被耦合到WDM的MM泵浦光，其中WDM配置為組合所述被耦合到輸入纖芯端的信號光和附加泵浦光。

7.根據權利要求6所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，還包括：附加泵浦源，可操作用于對輸入端區域進行雙向側面泵浦。

8.根據權利要求6所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，其中所述種子發射波長在約960nm和約2μm之間改變的信號光。

9.根據權利要求1所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，其中FM沿著纖芯的整個長度至少與纖芯的橫截面的0.65²相重疊。

10.根據權利要求1所述的超大功率單模“SM”光纖激光系統，其中所述放大器包括保偏有源磷酸鹽光纖，摻雜有光發射體，所摻雜的光發射體的濃度在約1000ppm到約5000ppm之間改變。