[发明专利]超大功率单模光纤激光系统

摘要

一种超大功率光纤激光系统包括：单个光纤升压器，配置为具有光纤和直线型短棒状光纤部，所述棒状光纤部通常具有数值孔径等于或高于0.1的纤芯并在其整个横截面上掺杂有一种或更多种稀土元素的离子。棒状光纤部被构造为具有不超过约几十厘米的较短长度，并具有大体上截头锥体的横截面，所述截头锥体横截面从均匀配置的光纤部扩展。沿着光纤部延伸的纤芯能够支持SM或非常少数量的HOM，其中所述HOM沿着纤芯在传播方向上传导的并被耦合到棒状光纤的锥形纤芯的较小直径端。相反，锥状纤芯的大直径端支持多个模式，其中基模重叠所述纤芯的沿着其整个长度的横截面的至少约0.65²。所公开的功率系统还包括：泵浦源，发射大功率多模泵浦光，其中所述泵浦光沿反向传播方向被耦接到纤芯的大直径端，其NA几乎与纤芯的NA相同。泵浦源配置为发射具有如下密度的泵浦光：在纤芯的重叠区域中继续对基模进行放大的同时，使纤芯外围的非交叠区域褪色。因此，所公开的系统发射实质上基模的信号光，该信号光在系统操作的CW制式下的平均功率为几kW，在系统操作的脉冲制式下的峰值功率约1MW或更多MW。

主权项

1.一种超大功率单模“SM”光纤激光系统，包括：单片光纤‑光纤棒放大器，包括细长型输入光纤部和输出光纤棒状部，所述放大器被构造为在放大器的相对末端之间具有纤芯和围绕纤芯的包层，所述纤芯包括：柔性的尺寸均匀的输入纤芯区域，沿着输入光纤部的长度延伸并配置为沿着传播方向对SM进行波导导引；以及直线形输出纤芯区域，沿着光纤棒状部的长度从输入纤芯区域向纤芯的输出端扩展，所述纤芯的输出端能够支持基模和高阶模，基模“FM”的模场面积与纤芯的横截面的中心区域相重叠，光纤棒状部配置为长度在约10cm和约30cm之间，且数值孔径至少约0.1；以及超大功率多模泵浦源，可操作用于沿反向传播方向发射数值孔径小于纤芯的数值孔径并被耦接到输出纤芯端的泵浦光，泵浦光的功率密度远大于使与FM不重叠的纤芯区域褪色所需的密度，其中放大器发射SM的输出，所述输出的平均输出功率超过约5kW，或峰值功率达到MW级。