[发明专利]展宽器光纤和模块

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年7月7日提交的美国临时专利申请No. 61/078589的优先权，该专利申请的公开内容和附图以引用的方式全 部并入本文。

技术领域

本发明总体地涉及光纤装置和方法，具体地涉及用于在啁啾脉冲 放大系统中的改进的展宽器光纤和模块。

背景技术

啁啾脉冲放大(CPA)是一种用于将超短激光脉冲放大至拍瓦 (petawatt)(10¹⁵瓦)级的技术。激光器产生包括一系列相对较低 功率的超短脉冲的输出。然后，这些脉冲被馈送入具有使脉冲展宽的 色散的展宽器模块。然后，被展宽的脉冲输出被馈送入高功率放大 器。然后，被展宽的、放大的脉冲被馈送入具有与展宽器模块的色散 相反的色散的压缩器模块，以产生被再压缩的放大的脉冲输出。通过 在放大之前展宽脉冲，可以减小脉冲的峰值功率，并避免不需要的非 线性。

当前，使用自由空间衍射光栅制造展宽器模块。然而，由于诸多 原因，可能期望使用基于全光纤的方案。尽管人们已努力生产基于光 纤的展宽器，但是这些尝试都达不到目标。在一种情况下，使用400 米的标准低截止单模光纤作为展宽器。然而，因为压缩器通常具有正 的RDS，而标准低截止单模光纤通常具有负的RDS，所以不可容易 地获得色散斜率匹配。为了克服该问题，要求放大器光纤中的斜率不 匹配和非线性的复杂平衡。在另一种情况下，描述了在1050nm处 具有0.0053nm^-1的RDS的光纤。该光纤与在1050nm处具有β₂＝- 1.6ps²(D＝2.7ps/nm)的色散的光栅压缩器相匹配，并且具有有限的实 用性。

发明内容

本发明解决本领域的这些和其它问题，本发明的一个方面提供了 一种新型展宽器光纤。该光纤包括芯区域、内沟槽区域(inner trench region)、环形区域、外沟槽区域和外包层区域。芯区域具有 半径r₁、折射率n₁和相对于外包层区域的正有效折射率Δn₁，所述外 包层区域具有外半径r₀和折射率n₀。芯区域有效折射率Δn₁等于n₁- n₀。内沟槽区域围绕芯区域，并具有外半径r₂、小于n₀的折射率n₂和等于n₂-n₀的负有效折射率Δn₂。环形区域围绕该沟槽区域，并且 具有外半径r₃、大于n₀的折射率n₃和等于n₃-n₀的正有效折射率 Δn₃。外沟槽区域围绕环形区域，并具有外半径r₄、小于n₀的折射率 n₄、和等于n₄-n₀的负有效折射率Δn₄。外包层区域围绕外沟槽区 域。r₀、r₁、r₂、r₃、r₄、Δn₁、Δn₂、Δn₃和Δn₄的值使得光纤具有负 色散，并在所选择的工作波带内的具体波长处具有大于0.005nm^-1的 相对色散斜率。

根据本发明的其它方面，与第二光纤或光纤装置相结合地使用该 新型展宽器光纤，以与所选择的光栅压缩器的色散和RDS相匹配。

附图说明

图1是啁啾脉冲放大系统的图；

图2是1200条线/mm的光栅压缩器的色散与波长之间的关系的 曲线图，其中光栅压缩器的光栅间隔为0.1米，入射角为18°；

图3和图4是示出1200条线/mm的光栅在1030nm处计算的色 散和RDS作为入射角的函数的曲线图，其中光栅间隔为0.1米；

图5示出根据本发明的一个方面的展宽器光纤的横截面；

图6示出图5所示的光纤的设计的折射率分布；