[发明专利]用于在高功率级联拉曼光纤激光器中抑制反向激光发射的系统和技术

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月11日提交的61/177058号美国临时专利申请的优先权，该临时申请由本申请的受让人拥有，并且其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明总体上涉及光纤装置和方法，并且更具体地，涉及用于在高功率级联拉曼光纤激光器中抑制反向激光发射的改进系统和技术。

背景技术

光纤中的受激拉曼散射是可用于在稀土掺杂光纤不工作的波长区域提供非线性增益的有用效应。包层泵浦的掺Yb光纤可用作将915nm或975nm的高功率多模二极管转换为1.0至1.2微米区域内的单模辐射的亮度转换器。然后可将其用于泵浦级联拉曼谐振器，以通过使用多个斯托克斯频移在宽的范围上改变Yb激光器的输出波长。通过这种方式，可以产生例如1480nm的高功率单模辐射，然后可将该辐射用于以基模泵浦高功率掺铒光纤放大器。J.C.Jasapara、M.J.Andrejco、A.D.Yablon、J.W.Nicholson、C.Headley和D.DiGiovanni在Opt Lett.32，2429-2431(2007)的″Picosecond Pulse  Amplification in a Core-Pumped Large-Mode-Area Erbium Fiber″中描述了该技术，该文献的全部内容通过引用包含于此。

图1示出了示例性的40W 1480nm的系统20的图，其中使用掺Yb光纤激光器泵浦级联拉曼谐振器。多个多模915或975nm二极管激光通过锥形光纤束(TFB)结合并输入到双包层掺Yb光纤中。所述双包层掺Yb光纤在单模纤芯中引导信号光，并且在内包层中引导泵浦光。光纤布拉格光栅在Yb光纤激光谐振器中形成高反射器件(HR)和输出耦合器(OC)。

Yb光纤激光器的输出被输入到拉曼光纤谐振器中。拉曼光纤包括具有正常色散的小有效面积。正常色散防止调制不稳定性，调制不稳定性会在高功率时导致超连续谱产生。小有效面积导致高拉曼增益，并且因此可以在级联拉曼谐振器(CRR)中产生多个高阶斯托克斯频移，其中由在波长上通过拉曼斯托克斯频移分开的多个光纤布拉格光栅构造多个谐振器。在最终期望的斯托克斯频移下的输出耦合器将辐射耦合出该光纤，并且附加的泵浦反射器重复利用未使用的Yb辐射，以增加效率。注意，图1中给出的波长仅是用于说明的目的，并且所使用的确切波长取决于最终期望的波长。

图1中示意性的不同波长和位置处的多个反射器结合产生耦合的腔体。例如，注意，拉曼输入光栅(RIG)组具有1175nm的高反射器件，1175nm是1117nm的第一斯托克斯频移。尽管该反射器件意图在拉曼光纤内提供1175nm的辐射环流(circuilation)，但是如果1117nm的功率变得足够高，那么因为1175nm的辐射在相对于1117nm辐射的Yb离子增益和拉曼增益的带宽内，该反射器还可以在双层掺Yb光纤内引起1175nm的激光发射。这种1175nm的反向激光发射则可能使掺Yb光纤激光器不稳定。最终，它可能引起可导致部件失效的激光器的脉动。

发明内容

本发明解决了现有技术的这些和其它问题，本发明的一方面提供了一种抑制反向激光发射的光放大系统和技术。

根据本发明的一种实践方式，泵浦源在源波长下提供泵浦功率。该泵浦功率作为输入进入到级联拉曼谐振器中。将依赖于波长的损耗元件连接成使得它在级联拉曼谐振器之前。该依赖于波长的损耗元件被配置为以低损耗在源波长下传送光功率，并且在第一斯托克斯频移下提供高损耗。该依赖于波长的损耗元件防止在泵浦源和级联拉曼谐振器之间累积光功率，从而防止光功率反向传播回泵浦源中。

本发明的另一方面涉及用于通过使用具有较大模场(modefield)直径的放大器光纤和具有较宽带宽的依赖于波长的损耗元件来调整(scaling)到较高功率的系统和技术。

附图说明

图1是根据现有技术的级联拉曼谐振器的图。

图2是根据本发明第一方面的系统的总体图。

图3是包含图2中所示的系统的整体结构的示例性系统的图。

图4是图3中所示系统中的级联拉曼谐振器的更详细的图。

图5A-图5B示出基于图3和图4中所示的MOPA配置的测试装置的图。

图6A-图6D是使用图5A-图5B中所示的测试装置取得的一系列测量曲线图。

图7是示出在图5A-图5B中示出的测试装置中使用的长周期光栅的测得的插入损耗的曲线图。