一種多模光纖拉曼激光器包括：泵浦源，具有發(fā)射面積和第一光學擴展量；以及多模拉曼諧振器光纖，耦合至該泵浦源。多模拉曼諧振器光纖具有大于或等于第一光學擴展量的第二光學擴展量。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求于2013年10月14日提交的題為“Method and Apparatus for Generating High Power Laser Light”的美國臨時專利申請第61/890,479號的優(yōu)先權，其公開內容為了所有目的而通過引用全部并入本文中。
技術實現思路
本專利技術的實施例涉及光學系統。更具體地，本專利技術的實施例涉及利用多模光纖增益區(qū)的激光源。在特定實施例中，絕熱錐體用于提高光學效率。本專利技術適用于各種光學放大器、激光器等。根據本專利技術的一個實施例，提供了一種多模光纖拉曼激光器。該激光器包括：泵浦傳送光纖，具有第一纖芯直徑和第一光學擴展量(etendue)；以及多模拉曼諧振器光纖(resonator fiber)，耦合至該泵浦傳送光纖。多模拉曼諧振器光纖具有小于第一纖芯直徑的第二纖芯直徑和大于或等于第一光學擴展量的第二光學擴展量。根據本專利技術的特定實施例，提供了一種多模光纖拉曼激光器。該激光器包括：泵浦源，具有發(fā)射面積和第一光學擴展量；以及多模拉曼諧振器光纖，耦合至泵浦源。多模拉曼諧振器光纖具有大于或等于第一光學擴展量的第二光學擴展量。根據本專利技術的另一實施例，提供了一種多模光纖拉曼激光器。該激光器包括：泵浦源(例如，二極管激光器)，具有非對稱的光束輪廓(beam profile)；以及多模拉曼諧振器光纖，光學地耦合至二極管激光器泵浦源。多模拉曼諧振器光纖具有非對稱的纖芯。根據本專利技術的又一實施例，提供了一種激光器。該激光器包括光泵浦源和光纖諧振器，該光纖諧振器包括：高反射率光纖布拉格光柵(FBG)；多模光纖增益區(qū)，能夠操作用于支持預定數量的模式；泵浦反射器光纖布拉格光柵；模式轉換器，能夠操作用于支持小于或等于預定數量的模式的
數量減少的模式；以及輸出耦合器光纖布拉格光柵。根據本專利技術的特定實施例，提供了一種激光器。該激光器包括光泵浦源和光纖諧振器，該光纖諧振器耦合至該光泵浦源，并且該光纖諧振器包括高反射率光纖布拉格光柵、多模光纖增益區(qū)、泵浦反射器光纖布拉格光柵；能夠操作用于支持單個模式的模式轉換器以及單模輸出耦合器光纖布拉格光柵。根據本專利技術的另一特定實施例，提供了一種光纖拉曼激光器。該激光器包括：二極管激光器泵浦源，具有非對稱的光束輪廓；泵浦傳送光纖，耦合至二極管激光器泵浦源并且具有第一纖芯直徑和第一光學擴展量；以及拉曼諧振器光纖，具有非對稱的纖芯并且耦合至泵浦傳送光纖。泵浦傳送光纖可以具有非對稱的纖芯。多模拉曼諧振器光纖具有小于第一纖芯直徑的第二纖芯直徑和大于或等于第一光學擴展量的第二光學擴展量。多模拉曼諧振器光纖還可以包括：高反射率光纖布拉格光柵；多模光纖增益區(qū)，能夠操作用于支持預定數量的模式；泵浦反射器光纖布拉格光柵；模式轉換器，能夠操作用于支持單個模式；以及輸出耦合器光纖布拉格光柵。通過本專利技術來實現優(yōu)于傳統技術的許多益處。例如，本專利技術的實施例提供了增大光纖增益區(qū)中的泵浦強度的方法和系統。其他實施例在利用多模光纖增益區(qū)的同時提供了單空間模式輸出。結合下面的文本和附圖更詳細地描述本專利技術的這些實施例和其他實施例連同本專利技術的許多優(yōu)點和特征。附圖說明圖1是根據本專利技術的實施例的激光放大器的簡化示意圖。圖2是根據本專利技術的另一實施例的激光器的簡化示意圖。圖3是根據本專利技術的實施例的具有集成的模式轉換器的激光器的簡化示意圖。圖4是根據本專利技術的另一實施例的具有集成的模式轉換器的激光器的簡化示意圖。圖5是根據本專利技術的實施例的光纖耦合幾何結構的簡化示意圖。具體實施方式圖1是根據本專利技術的實施例的激光器的簡化示意圖。如圖1所示通過泵浦傳送光纖101來傳送通常來自激光源并且以泵浦波長(λp)為特征的泵浦光102，并且使用光耦合器104將泵浦光102發(fā)射到多模光纖(MMF)108中。泵浦光102可以由高功率多模半導體激光器、半導體激光器陣列等來提供。因此，泵浦激光器通常不是空間相干源并且可以具有比預定值大的光譜線寬。在實施例中，泵浦傳送光纖101通過發(fā)射孔徑(emission aperture)來提供泵浦光，該發(fā)射孔徑可以與泵浦傳送光纖的纖芯直徑對應。泵浦光的波長λp將取決于MMF的特征，以便實現期望的拉曼增益。作為示例，如果MMF是石英光纖，則泵浦波長的范圍可以在600nm到2μm之間。在具體實施例中，800nm＜λp＜980nm。作為另一示例，MMF可以是鍺硅酸鹽光纖(germanosilicate fiber)，鍺硅酸鹽光纖的特征在于高拉曼增益，并且可以利用范圍從400nm到2.5μm的泵浦波長。在一些實施例中，使用由透鏡系統形成光耦合器104的自由空間耦合。在這些實施例中，光纖的數值孔徑(NA)可以與泵浦光源的NA相匹配，從而提高耦合效率，盡管這并不是本專利技術所必需的。在其他實施例中，光纖的NA可以大于本文所描述的泵浦光源的NA。MMF 108可以具有取決于應用的不同特性。作為示例，MMF可以是具有直徑大于或等于50μm的纖芯并且NA為0.22的圓光纖，但這并非本專利技術所必需的。如關于圖5所描述的那樣，在本專利技術的范圍內包括具有橢圓形纖芯或矩形纖芯的光纖、雙包層光纖等。本領域的普通技術人員將認識到許多變型、修改和替選。如圖1所示，在MMF的輸入側使用斯托克斯高反射率(HR)光纖布拉格光柵(FBG)106，并且在MMF的輸出側使用斯托克斯輸出耦合器(OC)FBG 112。斯托克斯HR FBG 106和斯托克斯OC FBG 112在斯托克斯波長(λn)(即，拉曼下移波長(Raman downshifted wavelength))處是反射的，并且形成用于生成在斯托克斯波長(λn)處的斯托克斯輸出114的諧振腔。在一些實現方式中，斯托克斯HR FBG 106和斯托克斯OC FBG 112在光譜上和模式上為窄帶的。在一些實現方式中，為了將泵浦波長λp處的泵浦光反射回到MMF 108中以更高效率地使泵浦光兩次通過MMF，將泵浦高反射率(HR)FBG
110集成到光纖中。HR FBG 110在一些實現方式中在光譜上和模式上為寬帶的，并且以在泵浦波長λp處的高反射率為特征。由如圖1所示的該激光器產生相對于輸入光下移約14THz的斯托克斯輸出114(例如，針對808nm處的輸入的837nm輸出)。如本文所描述的，斯托克斯輸出114的光束質量比泵浦光102的光束質量更好。雖然斯托克斯輸出114可以不是單模的，但同與泵浦光102相關聯的多模輸入相比，斯托克斯輸出114的模式數量更少。因此，由本專利技術所提供的光束質量改進使得圖1所示的系統能夠以具有比泵浦光102的光學擴展量小的光學擴展量的斯托克斯輸出114為特征。專利技術人已確定，在一些實現方式中，圖1所示的系統的轉換效率會受到MMF的纖芯大小的影響。作為示例，如果纖芯大小被增大到與二極管泵浦相匹配，則這可能導致MMF的強度變低并且導致光纖長度變長。由于光纖具有傳輸損耗并且非線性拉曼過程取決于光強，所以這會不利地影響裝置性能。此外，專利技術人已確定，由于通常不存在現場監(jiān)測(in-situ monitoring)技術，所以窄帶多模FBG可能難以制造。再次參照圖1，本專利技術的實施例利用以下配置，在該配置中，在增大NA的同時，減小MMF 108的纖芯直徑，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多模光纖拉曼激光器，包括：泵浦源，具有發(fā)射面積和第一光學擴展量；以及多模拉曼諧振器光纖，耦合至所述泵浦源，其中，所述多模拉曼諧振器光纖具有大于或等于所述第一光學擴展量的第二光學擴展量。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.10.14 US 61/890,4791.一種多模光纖拉曼激光器，包括：泵浦源，具有發(fā)射面積和第一光學擴展量；以及多模拉曼諧振器光纖，耦合至所述泵浦源，其中，所述多模拉曼諧振器光纖具有大于或等于所述第一光學擴展量的第二光學擴展量。2.根據權利要求1所述的多模光纖拉曼激光器，其中，所述泵浦源包括基本上等于所述發(fā)射面積的具有第一纖芯直徑的泵浦傳送光纖，并且所述多模拉曼諧振器光纖具有小于所述第一纖芯直徑的第二纖芯直徑。3.根據權利要求2所述的多模光纖拉曼激光器，還包括光耦合器，所述光耦合器被設置在所述泵浦傳送光纖與所述多模拉曼諧振器光纖之間。4.根據權利要求3所述的多模光纖拉曼激光器，其中，所述光耦合器包括絕熱錐形光纖。5.根據權利要求2所述的多模光纖拉曼激光器，還包括：多個泵浦源，所述多個泵浦源中的每個泵浦源耦合至多條泵浦光纖中的一條泵浦光纖，其中，所述多條泵浦光纖中的每條泵浦光纖具有比所述泵浦源中的每個泵浦源的纖芯小的纖芯以及大于或等于所述泵浦源中的每個泵浦源的光學擴展量的光學擴展量；以及熔融光纖泵浦合束器模塊，耦合至所述多條泵浦光纖中的每條泵浦光纖并且耦合至所述泵浦傳送光纖。6.根據權利要求2所述的多模光纖拉曼激光器，其中，所述泵浦傳送光纖具有大于0.12的數值孔徑。7.根據權利要求2所述的多模光纖拉曼激光器，其中，所述泵浦傳送光纖具有大于0.20的數值孔徑。8.根據權利要求1所述的多模光纖拉曼激光器，其中，所述多模拉曼諧振器光纖包括鍺硅酸鹽光纖。9.一種多模光纖拉曼激光器，包括：泵浦源，具有非對稱的光...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：約翰·R·馬爾錢特，
申請(專利權)人：拉姆光學有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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