[发明专利]具有非均匀配置的光纤-光纤棒多模放大器的超大功率单模光纤激光器系统

摘要

一种大功率单模(“SM”)激光器系统包括配置有单片光纤‑棒状光纤波导的放大器，所述单片光纤‑棒状光纤波导具有多模(“MM”)纤芯以及围绕所述纤芯的至少一个包层。所述MM纤芯配置有以下结构：较小直径的均匀输入区域，接收并导引SM信号光；模式转换锥形纤芯区域，从输入区域向外扩展；以及相对较大直径的均匀输出部分。所述大功率激光器系统还配置有数值孔径为NA₂的MM泵浦光传输光纤，NA₂最大等于输出纤芯部分的数值孔径。放大器和泵浦光输出光纤横穿未约束的传输线缆，并终止于反射镜的上游面，所述反射镜配置用于将入射泵浦光沿反向传播方向聚焦到放大器的芯区内。所述反射镜还配置有与放大器的光轴相对准并配置为使被放大的信号光沿传播方向进行无损传播的开口。

主权项

1.一种超大功率光纤激光器系统，包括：基础激光控制台，包括：单模“SM”种子源，发射SM信号；SM无源光纤，接收SM信号光并沿传播方向导引SM信号光；带尾纤的激光二极管泵浦源，输出泵浦光；以及实体组件，装配用于支持包括控制和安全电子器件在内的激光器系统操作；光学激光头，与基础激光控制台间隔开；至少一个柔性传输线缆，在控制台和激光头之间延伸；光纤‑光纤棒增量放大器，具有穿过所述传输线缆的主要长度，并设置有直接耦接到激光头的输出端，所述增量放大器配置有全掺杂多模“MM”单片纤芯，所述MM单片纤芯至少配置有以下部件：均匀尺寸的输入纤芯区域，与SM无源光纤的纤芯的下游端相耦接，对应输入纤芯区域和SM光纤的纤芯配置为具有基本彼此匹配的对应模场直径“MFD”；模式变换纤芯区域，从所述输入纤芯部分扩展并配置为扩展SM的MFD，同时防止激励高阶模式；输出放大的均匀尺寸的纤芯区域，从所述模式变换纤芯区域延伸并且直径大于输入纤芯区域的直径，其中增量光纤放大器可操作用于发射基本为SM的系统输出光，其功率在kW‑MW的范围内改变；反射镜，安装在激光头中，并与增量放大器的下游间隔开；以及至少一个MM泵浦光传输光纤，延伸通过传输线缆，并导引泵浦光，使得将泵浦光入射在所述反射镜上，所述反射镜配置为沿反向传播方向重新引导泵浦光，以便对增量放大器的MM纤芯进行端面泵浦，其中所述超大功率光纤激光系统还包括缓冲器，与增量放大器和泵浦光传输光纤的端接区域熔接，并被安装到激光头。