表面彼此會聚以便限定向所公 開的增量器的輸出端變窄的大體截錐形的反射表面。為了準確將栗浦光耦合進入所公開 的增量器14的內部子包層，節(jié)60可以是相對與縱軸56垂直的對應對稱軸64是樞軸性的 (pivotal)〇
[0055] 以上參考附圖描述了本發(fā)明優(yōu)選實施例中的至少一個，應理解本發(fā)明不限于這些 精確的實施例。本領域技術人員可以對本發(fā)明進行多種變型、修改和調整，包括不同波長、 光纖參數(shù)和稀土摻雜物，而不脫離以上所述的本發(fā)明的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種單模"SM"超大功率光纖激光器系統(tǒng)，包括： 未約束的傳輸線纜，沿縱軸為中心； 細長形光纖增量器，延伸通過所述傳輸線纜并且具有同心且共同延伸的多模"MM"纖芯 以及圍繞MM纖芯的至少一個包層，所述MM纖芯是非均勻形狀的并包括模式變換區(qū)域，所述 模式變換區(qū)域在小直徑輸入側均勻形狀的纖芯區(qū)域和大直徑輸出側均勻形狀的MM纖芯區(qū) 域之間擴展，并配置使得在沿著MM纖芯的傳播方向上傳導SM信號光，基本抑制對高階模式 的放大； 激光頭，直接容納增量器的輸出端； 多個未約束的栗浦光輸出光纖，彼此間隔開并與傳輸線纜間隔開，每個輸出光纖沿傳 播方向傳導麗栗浦光；以及 反射鏡，安裝在激光頭端部并配置為沿著反向傳播方向將栗浦光重新引導入增量器的 輸出端，其中增量器發(fā)射基本為SM的kW到麗范圍的信號光。2. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述栗浦光耦接到MM纖芯的輸出端。3.根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述增量器的包層結構為： 錐形區(qū)域，與纖芯的模式變換區(qū)域共同延伸；以及 細長形的內環(huán)，沿至少錐形且大直徑的輸出區(qū)域延伸，所述環(huán)構造為折射率小于包層 的折射率并且將包層分為內部子包層和外部子包層，所述內部子包層與MM相鄰并配置用 于接收栗浦光，其中栗浦光輸出光纖中的每一個的數(shù)值孔徑"NA"至多與增量器的內部子包 層的數(shù)值孔徑一樣大。4.根據(jù)權利要求3所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述內部子包層沿著其主長度波導導 引所耦合的MM栗浦光，所述包層的錐形區(qū)域構造有開口角，選擇所述開口角以便增加所耦 合的栗浦光的對應對稱模式和非對稱模式的反射角度，其中在沿著纖芯的模式變換區(qū)域吸 收栗浦光的至少約90%之前，不從所述內部子包層向所述外部子包層去耦合栗浦光。5.根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，還包括多個聚光組件，每個聚光組件被安 裝到所述激光頭并操作用于將栗浦光聚焦在反射鏡上，使得將重新導向的栗浦光耦合進入 增量器的輸出端。6. 根據(jù)權利要求5所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述聚光組件接收對應的輸出栗浦光 光纖，并配置用于沿X-Y-Z坐標系統(tǒng)調整對應栗浦光的每一個的輸出。7.根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述反射鏡包括多個段，所述多個段 以增量器的縱軸為中心并操作用于繞對應軸線布置相關的段，其中所述對應軸線垂直于所 述縱軸延伸以便將來自對應栗浦源的MM光耦合到增量器的輸出端。8. 根據(jù)權利要求7所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述分段式反射鏡配置為朝著增量器 變窄的截錐形。9.根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述對應傳輸線纜和增量器的相對表 面限定了它們之間的空間。10. 根據(jù)權利要求9所述的光纖激光器系統(tǒng)，還包括位于所述空間內的冷卻系統(tǒng)。11. 根據(jù)權利要求10所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻劑通過的至 少一個管道。12. 根據(jù)權利要求10所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述冷卻系統(tǒng)包括耦接在增量器輸 出表面的聚合物涂層，所述涂層配置為： 折射率小于約1. 33 ; 工作溫度高至約幾百°C;以及 厚度范圍在約6到50ym之間。13. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述激光頭配置有多個連接器，所述 連接器容納栗浦光輸出光纖和增量器光纖的對應輸出端。14. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，還包括配置有一個或多個閣柜的主控制 臺，所述閣柜容納發(fā)射對應kW功率的MM栗浦光的一個或多個栗浦源、控制電子系統(tǒng)和發(fā)射 SM信號光的主控振蕩器，其中以主控振蕩器功率放大器"MOPA"結構將增量器光纖和振蕩 器彼此耦接。15. 根據(jù)權利要求3所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述內部子包層構造為NA至少為 0. 22〇16. 根據(jù)權利要求4所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中選擇所述開口角，使得纖芯、內包層 和環(huán)中的每一個的錐度比至少為2。17. 根據(jù)權利要求4所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中對應內部子包層和纖芯的直徑之間 的比值至少與約5相對應，并且對應外部子包層和纖芯的直徑之間的比值約為10。18. 根據(jù)權利要求3所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述環(huán)形區(qū)域摻雜有氟化物離子。19. 根據(jù)權利要求3所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述環(huán)形的相對末端的厚度分別大 約是15ym厚和大約30ym厚。20. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述包層的錐形區(qū)域的對應小端和 大端的外徑分別約200ym和約400ym。21. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述纖芯摻雜有選自稀土族離子的 光激勵劑，所述稀土族離子的摻雜濃度在約IOOppm和約1000 Oppm之間改變。22. 根據(jù)權利要求21所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述增量器配置有階躍折射率特 性，所述纖芯還摻雜有鍺離子，使得纖芯折射率特性包括相對較低折射率區(qū)域進入相對較 高折射率區(qū)域，其中相對較高折射率區(qū)域是以平頂結束的大體截錐形。23. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，還包括外涂層，所述外涂層圍繞包層且其 厚度在約20ym和約40ym之間變化。24. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中在已放大的SM信號光功率為大約 20kW的情況下，所述模式變換區(qū)域的長度大約為4米，并且纖芯的總長度在約5米和約7米 之間。25. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，還包括無芯硅石玻璃棒，分別與增量器和 栗浦光傳輸光纖的輸出端接合，并且具有柱狀橫截面或大體圓錐形的橫截面。26. 根據(jù)權利要求1所述的光纖激光器系統(tǒng)，其中所述增量器還配置有單片結構或包 括熔接在一起的多個組件。
【專利摘要】一種大功率光纖激光器系統(tǒng)包括：配置為在自由空間上延伸的光纖放大器的增量器、泵浦源以及包括反射元件的激光頭，其中反射元件接收泵浦光并沿反向傳播方向向增量器的輸出端反射。增量器配置有同心且共同延伸的截錐形多模(“MM”)纖芯以及圍繞纖芯的包層。所述纖芯包括模式變換區(qū)域，模式變換區(qū)域在小直徑SM輸入纖芯端和大直徑MM輸出纖芯端之間擴展，并配置使得當從輸入纖芯端相輸出纖芯端傳播單模(“SM”)信號光時基本抑制對高階模的放大。激光頭分別從對應泵浦光傳輸光纖和信號光纖的端面接收輸出。泵浦源構造為具有圍繞增量器布置的多個獨立子泵浦源。激光頭支持分段式反射鏡，所述分段式反射鏡配置為沿反向傳播方向將來自對應子泵浦源的泵浦光反射到增量器的輸出端，其中增量器配置為發(fā)射基本為SM的高達MW功率等級的已放大信號光。
【IPC分類】H01S3/10, H01S3/067, H01S3/098
【公開號】CN105027367
【申請?zhí)枴緾N201480012460
【發(fā)明人】瓦倫丁·弗明, 米哈伊爾·阿布拉莫夫, 安東·費林, 伊格爾·山馬爾特瑟夫, 瓦倫丁·蓋龐特瑟夫
【申請人】Ipg光子公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年3月6日
【公告號】US20140314106, WO2014138399A1