超短脉冲光纤放大器制造技术

一种使用掺稀土增益光纤的超短脉冲光纤放大器.该超短脉冲光纤放大器具有从200ps到200fs的脉冲宽度，包括用于激光放大的掺稀土多组分玻璃光纤，所述掺稀土多组分玻璃光纤包括纤芯和包层，纤芯包括从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请是于2015年1月26日提交的具有序列号No.14/605,740的美国非临时申请的部分继续申请.
本公开涉及脉冲宽度从200ps到200fs并包含掺稀土增益光纤的超短脉冲光纤放大器.
技术介绍
在比如激光微机械加工、材料处理、非线性光学器件和激光感测的应用中，对高功率的脉冲光纤激光器具有极大的兴趣。现有技术中，通常通过制成基于光纤的主振荡器功率放大器(MOPA)的方式来实现高功率光纤激光器.
技术实现思路
公开了一种脉冲宽度为从200ps到200fs的1.01到1.12微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括用于从大约1.01到大约1.12微米波长的激光放大的掺镱多组分玻璃光纤.申请人的掺镱多组分玻璃光纤包括纤芯和包层.光纤放大器不包括脉冲展宽或脉冲压缩装置.申请人的掺镱多组分玻璃光纤的纤芯玻璃包括从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂和从大约3到大约50重量百分比的镱氧化物.纤芯的模式由纤芯和包层之间的阶跃折射率差引导，并且光纤的数值孔径在大约0.01与大约0.04之间.纤芯直径为从大约25到大约60微米.增益光纤的长度短于60cm.公开了一种脉冲宽度为从200ps到200fs的1.51到1.65微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括用于从1.51到1.65微米波长的激光放大的掺铒多组分玻璃光纤.申请人的掺铒多组分玻璃光纤包括纤芯、包层.光纤放大器不包括脉冲展宽或脉冲压缩装置.光纤的纤芯玻璃包括从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或者其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂和从大约0.5到大约20重量百分比的镱氧化物.纤芯的模式由纤芯和包层之间的阶跃折射率差引导，并且光纤的数值孔径在大约0.01与大约0.04之间.纤芯直径为从大约30到大约90微米.增益光纤的长度短于60cm.公开了一种脉冲宽度为200ps到200fs的1.75到2.05微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括用于从1.75到2.05微米波长的激光放大的掺铥多组分玻璃光纤.申请人的掺铥多组分玻璃光纤包括纤芯和包层.光纤放大器不包括脉冲展宽或脉冲压缩装置。光纤的纤芯玻璃包括从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或者其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂和从大约2到大约30重量百分比的镱氧化物.纤芯的模式由纤芯和包层之间的阶跃折射率差引导，并且光纤的数值孔径在大约0.01与大约0.04之间.纤芯直径为从大约35到大约120微米。增益光纤的长度短于60cm。公开了一种脉冲宽度为从200ps到200fs的1.98到2.2微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括用于从1.98到2.2微米波长的激光放大的掺钬多组分玻璃光纤.申请人的掺钬多组分玻璃光纤包括纤芯和包层.光纤放大器不包括脉冲展宽或脉冲压缩装置.光纤的纤芯玻璃包括从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或者其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂和从大约0.5到大约20重量百分比的镱氧化物。纤芯的模式由纤芯和包层之间的阶跃折射率差引导，并且光纤的数值孔径在大约0.01与大约0.04之间.纤芯直径从大约35到大约120微米.增益光纤的长度短于60cm.附图说明结合附图阅读以下具体实施方式将更好地理解本专利技术，在附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件，并且，其中：图1图示了现有技术中基于光纤的主振荡器功率放大器(MOPA)的示意图；图2图示了申请人的掺稀土光纤的截面图；图3图示了申请人的双包层掺稀土光纤的截面图；以及图4图示了申请人的保偏双包层掺稀土光纤的截面图.具体实施方式本专利技术在下面的描述中参考附图描述优选实施例，附图中，相同的附图标记代表相同或者相似的元件.整个说明书提及的“一个实施例”、“实施例”或类似的语言意为结合实施例描述的特定的特征、结构或者特性包含在本专利技术的至少一个实施例中.因此，在整个说明书中，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言的出现可以是但不必须是全部涉及相同的实施例.本专利技术所描述的特征、结构或者特性可以在一个或多个实施例中以任意适合的方式结合.在下面的描述中，所叙述的多个具体细节用来提供本专利技术实施例的整体理解.然而，相关领域的技术人员将认识到，在没有具体细节中的一个或者多个或者利用其它方法、部件、材料等等的情况下，也可以实践本专利技术.换句话说，公知的结构、材料或者操作未被示出或者未详细描述以避免模糊了本专利技术的各方面。在比如激光微机械加工、材料处理、非线性光学器件以及激光感测的应用中，对高功率的脉冲光纤激光器具有极大的兴趣.通常通过制成基于光纤的主振荡器功率放大器(MOPA)的方式来实现高功率光纤激光器.因此，光纤放大器对于激光器系统来说是关键的.图1图示了MOPA配置的示意图.通过光纤放大器来放大种子激光.通常地，通过由泵浦激光器激励的掺稀土增益光纤来放大种子激光.图2示出了掺稀土光纤的截面图。通过所谓的信号和泵浦组合器将泵浦激光与种子激光组合在一起.经放大的种子激光能够被再次放大以便于实现更高的脉冲能量和更高的峰值功率.当使用多于一个放大器时，光纤放大器被叫做多级放大器.为了实现高功率，通常使用双包层掺稀土增益光纤.图3图示了双包层增益光纤的典型截面图.纤芯用于引导信号.这里该信号被叫做种子激光.内包层用于约束泵浦激光.纤芯通常是掺稀土玻璃.稀土离子产生增益.例如，镱离子(Yb3+)和钕(Nd3+)提供接近1微米波长的增益，铒离子(Er3+)产生接近1.55微米的增益，铥离子(Tm3+)和钬离子(Ho3+)可以产生接近2微米波长的增益.通常地，内包层是具有较低折射率的不掺杂的玻璃材料，以便在纤芯中形成波导。外部包层可以是玻璃材料或者聚合物材料，其具有较低折射率以约束内包层中的泵浦激光.为了生成保偏(PM)输出，需要PM增益光纤.图4图示了典型的PM光纤的截面图.对于很多应用来说，需要高脉冲能量和高峰值功率。归因于强横向约束和长相互作用长度，由非线性影响的开始而限制光纤放大器的功率缩放.对于单频率/窄带放大器，受激布里渊散射(SBS)具有最低的阈值并且可能引起许多信号光被反射回来.对于较宽的信号带宽，受激拉曼散射(SRS)能够在较高的功率水平发生并且将大量信号功率转移到不需要的新波长分量.窄带信号的SBS阈值功率由下面的等式1所确定：PB0=21bAegBLe---(1)]]>其中b是取决于偏振态的介于1和2之间的数.Ae是有效面积.gB是SBS增益系数。Le是光纤的有效传输长度。SRS的阈值功率可以由以下等式(2)来描述：PR0=16AegRLe---(2)]]>其中gR是SRS增益系数.因此，光纤中的光学非线性度的阈值随着有效面积增大，而随着光纤的有效传输长度减小.有效面积随着光纤的纤芯直径和光纤的模场直径而增大.对于单模纤芯，模场直径通常与光纤的物理纤芯直径成比例.为了增大光纤激光器的脉冲能量和峰值功率，人们需要增大增益光纤的光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲宽度为从200ps到200fs的1.01到1.12微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括：用于从1.01到1.12微米波长的激光放大的掺镱多组分玻璃光纤，所述掺镱多组分玻璃光纤包括：纤芯；和包层；其中所述纤芯包括：从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或者其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂；以及在从大约3重量百分比到大约50重量百分比的水平的镱氧化物；其中：所述纤芯的模式由所述纤芯和所述包层之间的阶跃折射率差引导；所述光纤的数值孔乙径在0.01与0.04之间；纤芯直径为从25微米到60微米；增益光纤的长度短于60cm；所述光纤放大器不包括脉冲展宽装置和脉冲压缩装置。

【技术特征摘要】
2015.07.17 US 14/802,8611.一种脉冲宽度为从200ps到200fs的1.01到1.12微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括：用于从1.01到1.12微米波长的激光放大的掺镱多组分玻璃光纤，所述掺镱多组分玻璃光纤包括：纤芯；和包层；其中所述纤芯包括：从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或者其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂；以及在从大约3重量百分比到大约50重量百分比的水平的镱氧化物；其中：所述纤芯的模式由所述纤芯和所述包层之间的阶跃折射率差引导；所述光纤的数值孔乙径在0.01与0.04之间；纤芯直径为从25微米到60微米；增益光纤的长度短于60cm；所述光纤放大器不包括脉冲展宽装置和脉冲压缩装置。2.根据权利要求1所述的掺镱多组分玻璃光纤，其中所述镱氧化物处于从大约5重量百分比到大约25重量百分比的水平。3.根据权利要求1所述的掺镱多组分玻璃光纤，其中纤芯直径为从大约30微米到大约50微米。4.根据权利要求1所述的掺镱多组分玻璃光纤，其中光纤长度为从大约5cm到大约45cm。5.根据权利要求1所述的掺镱多组分玻璃光纤，其中所述光纤可以是保偏光纤。6.一种脉冲宽度为从200ps到200fs的1.51到1.65微米波长的超短脉冲光纤放大器，该超短脉冲光纤放大器包括用于从1.51到1.65微米波长的激光放大的掺铒多组分玻璃光纤，所述掺铒多组分玻璃光纤包括：纤芯；包层；其中：所述纤芯包括从BaO、CaO、MgO、ZnO、PbO、K2O、Na2O、Li2O、Y2O3或者其组合中选择的至少2重量百分比的玻璃网络改性剂；以及在从大约0.5重量百分比到大约20重量百分比的水平的铒氧化物；其中：所述纤芯的模式由所述纤芯和所述包层之间的阶跃折射率差引导；所述光纤的数值孔径在0.01与0.04之间；纤芯直径为从大约30微米到大约90微米；增益光纤的长度短于60cm；所述光纤放大器不包括脉冲展宽装置和脉冲压缩装置。7.根据权利要求6所述的掺铒多组分玻璃光纤，其中所述铒氧化物处于从大约1重量百分比到大约5重量百分比的水平。8.根据权利要求6所述的掺铒多组分玻璃光纤，其中纤芯直径为从大约35微米到大约60微米。9.根据权利要求6所述的掺铒多组分玻璃光纤，其中光纤长度为从大约4cm到大约45cm。10.根据权利要求6所述的掺铒多组分玻璃光纤，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仕彬，罗涛，Q·王，L·潘，
申请(专利权)人：高值光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US