用于将受激拉曼散射（SRS）光导向出纤芯并进入包层的光纤装置和方法制造方法及图纸

用于将拉曼光谱与信号光谱分离的光纤装置、系统和方法。一旦被分离，拉曼光谱可以被抑制(例如作为来自信号光谱的增益减小的结果和/或通过拉曼光谱能量的耗散)，同时信号光谱可以在光纤系统的一个或多个导模中传播。在一些实施例中，光纤系统可以包括线性调频光纤布拉格光栅(CFBG)或长周期光纤光栅(LPFG环)，每个都被配置为以对于拉曼光谱比对于信号光谱更高的效率将纤芯传播模耦合到包层传播模。光纤系统还可以包括包层光剥除器，包层光剥除器配置为优先去除包含拉曼分量的包层模。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将受激拉曼散射(SRS)光导向出纤芯并进入包层的光纤装置和方法优先权声明本申请要求于2018年12月28日提交的题为“用于将受激拉曼散射(SRS)光导向出纤芯并进入包层的光纤装置和方法”的美国临时专利申请第62/786,175号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。背景光纤激光器工业继续增加激光器性能度量，例如平均功率、脉冲能量和峰值功率。脉冲能量和峰值功率与光纤中能量的存储和提取相关联，同时减轻可能对输出脉冲的时间和光谱内容具有不利影响的非线性过程。受激拉曼散射(SRS)光是与光纤介质(例如玻璃)的振动相关联的一个这样的非线性过程的结果。因此，SRS通常是通过构成这些系统的光纤的光纤激光器和/或光纤功率放大器信号光的不想要的副产品。SRS光的产生可以降低预期信号输出波长中的功率。SRS的产生还可能使激光发射不稳定，导致不期望的输出功率波动。SRS的产生也可能对激光系统发射的空间分布有不利影响。也可以通过从激光系统内部或外部的物体(例如用于操纵激光器或放大器输出的光装置或被施加激光输出的工件)的反射，在激光器和放大器系统中再引入SRS。这种反射还会使激光发射不稳定。一旦产生，光纤系统的激光器和/或放大器可以将SRS光放大到对系统内部的部件(例如光纤激光器或光纤放大器)造成灾难性损坏的程度。SRS光也可能对光纤系统外部的部件有害，因为可能没有为SRS光的波长指定外部组件。所递送的波长与所期望的波长之间的这种不匹配可导致工件性能不理想，或者可导致具有集成光纤系统的外部系统造成眼睛安全问题。同样地，可能期望抑制光纤系统内的SRS的生成，从光纤系统移除SRS光，和/或以其他方式减轻SRS的一个或多个不想要的影响。附图说明在附图中通过举例而非限制的方式示出了在此描述的材料。为了说明的简单和清楚，图中所示的元件不必按比例绘制。例如为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。此外，在认为适当的情况下，在图中重复参考标号以指示对应或类似元件。图中：图1是示出根据一些实施例的用于将拉曼光谱从光纤的纤芯传播模选择性地耦合到包层传播模的方法的流程图；图2是根据一些实施例的选择性地将拉曼光谱从光纤的纤芯传播模耦合到包层传播模的装置的示意图；图3A和3B是根据一些实施例的光纤的纵向和横向截面图；图4A是根据一些实施例的包括长周期光纤光栅(LPFG)的光纤长度的纵向截面图；图4B是穿过根据对称光栅实施例的图4A中所示的LPFG的一部分的横向截面图；图4C是穿过根据非对称光栅实施例的图4A中所示的LPFG的一部分的横向截面图；图5是根据一些实施例的包括线性调频光纤布拉格光栅(CFBG)的光纤长度的纵向截面图；图6是示出根据一些实施例的从具有线性调频光纤布拉格光栅(CFBG)的光纤系统中选择性地去除拉曼光谱的方法的流程图；图7是根据一些CFBG实施例的将拉曼光谱从光纤的纤芯传播模选择性地耦合到包层传播模的装置的示意图；图8A是根据一些实施例的从光纤系统选择性地去除拉曼光谱能量的装置的示意图；图8B是选择性地从光纤系统中除去拉曼光谱能量的装置的示意图；图9A是根据一些实施例的包括光振荡器、光功率放大器和LPFG或CFBG的光纤系统的示意图；和图9B是根据一些其他实施例的光纤系统的示意图，该光纤系统包括光振荡器、光功率放大器、LPFG或CFBG以及包层光剥离器。具体实施方式参考附图描述一个或多个实施例。虽然详细示出和讨论了具体的构造和布置，但是应当理解，这仅仅是为了说明性目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本描述的精神和范围的情况下，其他配置和布置是可能的。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本文所述的技术和/或布置可用于除本文详细描述的以外的各种其他系统和应用中。在以下对附图的详细描述中参考了附图，附图形成了描述的一部分并且示出了示例性实施例。此外，应当理解，在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构和/或逻辑改变。还应当注意的是，例如向上、向下、顶部、底部等的方向和参考仅仅是为了便于描述附图中的特征。因此，以下详细描述不应被理解为限制意义，并且所要求保护的主题的范围仅由所附权利要求及其等效替换来限定。在下面的描述中，阐述了许多细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术。在一些实例中，以块图形式而非详细地示出了公知的方法和装置，以避免模糊本专利技术。在整个说明书中对“实施例”或“一个实施例”的引用意味着，在本专利技术的至少一个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构、功能或特性。因此，在本说明书各处出现的短语“在实施例中”或“在一个实施例中”不一定指的是本专利技术的同一实施例。此外，特定特、，结构、功能或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如第一实施例可以与第二实施例组合，其中与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不相互排斥。如在本专利技术的说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该”也旨在包括复数形式的情况，除非上下文另外明确指出。还应当理解，本文所用的术语“和/或”指代并涵盖一个或多个相关所列的项目的任何和所有可能的组合。术语“耦合”和“连接”连同它们的变体在本文中可用于描述部件之间的功能或结构关系。应当理解，这些术语不旨在作为彼此的同义词。更确切地说，在特定实施例中，“连接”可用于指示两个或两个以上元件彼此直接物理、光或电接触。“耦合”可用于指示两个或两个以上元件彼此直接或间接(其间具有其他介入元件)物理或电接触，和/或指示所述两个或两个以上元件彼此协作或相互作用(例如以引起效应关系)。如在此使用的，术语“在…之上”，“在…之下”，“在…之间”和“在…上”是指一个部件或材料相对于其他部件或材料的相对位置，其中这样的物理关系是值得注意的。如贯穿本说明书和权利要求书所使用的，由术语“中的至少一个”或“中的一个或多个”结合的项目的列表可以意指所列出的项目的任何组合。例如短语“A、B或C中的至少一个”可以意指A；B；C；A和B；A和C；B和C；或A、B和C。术语“光束直径”被定义为沿着辐照度(强度)等于最大辐照度的1/e2的轴，横跨光束中心的距离。虽然本文所揭示的实例通常使用以方位角对称模式传播的波束，但可使用椭圆形或其他波束形状，且波束直径可沿着不同轴而不同。圆形光束的特征在于单个光束直径。其他射束形状可具有沿不同轴的不同射束直径。术语“强度分布”是指根据沿着线(1D轮廓)或面(1D轮廓)上的位置的光强度。该线或面通常垂直于光的传播方向截取。这是一个定量属性。术语“亮度”是在给定方向上行进的光的每单位面积的发光强度的光度量度。术语光系统的“数值孔径”或“NA”是表征该系统可以接受或发射光的角度范围的无量纲数字。术语“光强度”不是官方(SI)单位，而是用于表示在表面上或通过平面的每单位面积的入射功率。术语“功率密度”是指每单位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤装置，包括：/n光纤的第一长度和第二长度，所述光纤的第一长度和第二长度中的每者包括纤芯和两个或更多个包层，其中，所述纤芯支持包括信号光谱和拉曼光谱两者的光的至少第一传播模；和/n位于所述光纤的第一长度与所述光纤的第二长度之间的线性调频光纤布拉格光栅(CFBG)，所述CFBG将在所述第一传播模中传播的至少一些光耦合到所述光纤的第一长度或所述光纤的第二长度的一个或多个包层模中，所述拉曼光谱上的耦合效率比所述信号光谱上的耦合效率更大。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181228 US 62/786,1751.一种光纤装置，包括：
光纤的第一长度和第二长度，所述光纤的第一长度和第二长度中的每者包括纤芯和两个或更多个包层，其中，所述纤芯支持包括信号光谱和拉曼光谱两者的光的至少第一传播模；和
位于所述光纤的第一长度与所述光纤的第二长度之间的线性调频光纤布拉格光栅(CFBG)，所述CFBG将在所述第一传播模中传播的至少一些光耦合到所述光纤的第一长度或所述光纤的第二长度的一个或多个包层模中，所述拉曼光谱上的耦合效率比所述信号光谱上的耦合效率更大。


2.根据权利要求1所述的光纤装置，其中：
所述拉曼光谱包括比所述信号光谱的一个或多个第二波长更长的一个或多个第一波长；
至少所述光纤的第二长度的两个或更多个包层还包括内包层和与内包层接触的外包层；
CFBG包括光纤的第三长度，所述光纤的第三长度还包括纤芯、内包层和与内包层接触的外包层，其中所述纤芯的折射率根据所述CFBG的周期性在两个值之间交替变化，所述CFBG的周期性沿所述光纤的第三长度变化；和
所述CFBG是将所述第一传播模耦合到由所述光纤的第二长度的内包层支持的一个或多个反传播包层模。


3.根据权利要求2所述的光纤装置，其中，所述CFBG具有在所述纤芯内沿方位角变化的折射率。


4.根据权利要求2所述的光纤装置，还包括用于激发至少所述信号光谱的光振荡器，并且所述光振荡器耦合到所述光纤的第二长度，所述CFBG位于所述光振荡器和所述光纤的第一长度之间。


5.根据权利要求4所述的光纤装置，其中所述CFBG具有相对于所述光振荡器的线性调频方向，以将所述拉曼光谱内的以所述第一光纤长度的所述第一传播模朝向所述光振荡器传播的至少一部分光反射为以所述第一光纤长度的所述第一传播模远离所述光振荡器反传播的光。


6.根据权利要求4所述的光纤装置，其中：
所述光振荡器包括单模(SM)光纤的一段长度，所述单模光纤具有仅支持所述第一传播模的纤芯；和
所述第二长度的光纤包括多模(MM)光纤，所述多模光纤的纤芯支持除第一传播模之外的一个或多个导向传播模。


7.根据权利要求6所述的光纤装置，还包括位于所述光振荡器和所述CFBG之间的光功率放大器，所述光功率放大器包括MM光纤的一段长度，所述MM光纤的一段长度具有掺杂有增益介质以激发至少所述信号光谱的纤芯。


8.根据权利要求1所述的光纤装置，其中：
至少所述光纤的第二长度的两个或更多个包层还包括内包层和外包层；
所述光栅将所述第一传播模耦合到所述内包层所支撑的包层模；和
所述光纤装置还包括包层光剥除器(CLS)，以耗散来自所述包层模的光，所述CLS包括光纤的第三长度，所述光纤的第三长度具有一个或多个包层特征以扰动在所述包层模中传播的光。


9.一种光纤装置，包括：
光纤的第一长度和第二长度，所述光纤的第一长度和第二长度中的每者均包括纤芯和两个或更多个包层，其中，所述纤芯支持包括信号光谱和拉曼光谱两者的光的至少第一传播模；和
位于所述光纤的第一长度和第二长度之间的长周期光纤光栅(LPFG)，所述LPFG具有大于所述拉曼光谱的中心波长的一半的周期，并且所述LPFG以在所述拉曼光谱上比在所述信号光谱上更大的耦合效率将在第一导模中传播的至少一些光耦合到包层...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·L·洛德，D·A·V·克莱纳，C·G·范宁，
申请(专利权)人：恩耐公司，
类型：发明
国别省市：美国;US