CN106356702B

CN106356702B - 超短脉冲光纤放大器

Info

Publication number: CN106356702B
Application number: CN201610806528.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋仕彬; 罗涛; Q·王; L·潘
Original assignee: Advalue Photonics Inc
Current assignee: Advalue Photonics Inc
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2020-01-21
Anticipated expiration: 2036-07-15
Also published as: CN106356702A

Abstract

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、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；其中纤芯的模式由纤芯和包层之间的阶跃折射率差引导，光纤的数值孔径在0.01与0.04之间；纤芯直径为从25到120微米，增益光纤的长度短于60cm。

Description

超短脉冲光纤放大器

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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发明，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

本发明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发明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。

本发明所描述的特征、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发明实施例的整体理解。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，也可以实践本发明。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发明的各方面。

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：

其中b是取决于偏振态的介于1和2之间的数。A_e是有效面积。g_B是SBS增益系数。L_e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：

其中g_R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非线性度的阈值。为了增大增益光纤的光学非线性度的阈值，增益光纤的长度应该缩短，并且增益光纤的纤芯直径应该大。

增益光纤的长度由泵浦吸收所限制。包层泵浦光纤放大器通常具有数米的长度以用于泵浦光的有效吸收。高掺杂浓度能够提高吸收，并且然后缩短增益光纤的长度。然而，典型的石英光纤的掺杂浓度受限制。因此通常使用几米长的增益光纤。

纤芯直径被限制以便于确保光纤是单模光纤。当光纤的数V大于2.405时，光束质量将降低并且不再是单模，

其中λ是真空波长，a是光纤纤芯的半径，以及NA是数值孔径。如可以在等式(3)中看到的，较低的NA值能够补偿增大的纤芯尺寸并且保持数V尽可能低。

然而，对于传统阶跃折射率光纤，还存在对减少NA的限制。美国专利8，774，590公开了石英光纤在纤芯和包层之间具有0.05到0.30％的折射率差。该专利教导：在纤芯和包层之间的相对折射率差低于0.05％时，不能充分地获得光纤的光存储效应。石英玻璃的折射率约是1.45。纤芯玻璃的折射率是1.4507。因此，通过使用以下等式4，光纤的NA应该接近0.04：

N_clad＝1.45

N_core＝1.45×(1+0.0005)＝1.4507

因此NA＝0.046

当NA是0.046时，根据等式(3)，单模纤芯直径对于1微米波长激光器为16.65微米，对于1.55微米波长激光器为25.8微米，以及对于2微米波长激光器为33.3微米。尽管美国专利8,774,590请求保护用于掺镱光纤激光器(掺镱光纤激光器波长为1微米)的20到30微米的纤芯直径，数V已经大于2.405，这意味着它不再属于真正的单模光纤。为了滤除较高次模，需要光纤弯曲。因此，接近1微米的真正的单模纤芯直径为约16.65微米。

进而，美国专利8,774,590的石英玻璃是使用MCVD(改进的化学气相沉积)或者VAD(气相轴向沉积)方法沉积纤芯材料而形成。然而，这些传统的光纤引起的一个问题是：目前光纤制造方法受制于其精确地控制纤芯材料的折射率(n_core)和包层材料的折射率(n_clad)的能力。由于能力受限，在商业上实际用的光纤中，n_core和n_clad之间的差通常通过设计而被限制到不少于0.1％。这接着限制了用于给定波长的纤芯直径的设计尺寸，和/或限制了对于给定纤芯直径的光纤单模操作的波长。

例如，被称为火焰水解的一种常见的光纤制造方法使用燃烧器点燃旋转的石墨或者陶瓷心轴上的金属卤化物粒子和SiO₂的组合(称为“烟灰”)以便制成光纤预制件。参见Keiser，Optical Fiber Communications，2nd ed.，McGraw-Hill(1991)63-68页，其通过引用合并于此。

通过控制沉积过程期间金属卤化物蒸汽的组成来控制折射率。该过程是“开环”，没有反馈机制来精确控制光学材料的最终折射率。而且，金属卤化物蒸汽受限于其可控制性及其控制光学材料的最终折射率的能力。

因此，在材料的大部分将要被汽化的过程期间，将折射率差的差异控制为接近0.05％(等于0.046的NA)是极其困难的。因此大部分增益光纤具有0.08或者更大的NA。

另一种方式是使用所谓的光子晶体光纤(PCF)设计来实现大纤芯直径。光子晶体光纤(也叫做有孔光纤、孔助光纤、微结构光纤或者微结构的光纤)是一种光纤，该光子晶体光纤不是从空间变化的玻璃成分而是从非常微小并紧密间隔的气孔的配置来获得其波导特性，该气孔贯穿光纤的整个长度。可以通过使用具有孔的预制件来获得这样的气孔，例如通过堆叠毛细管和/或实心管并将它们插入到更大的管子中来制成。这些光纤不是阶跃折射率光纤并且它们的引导机制与阶跃折射率光纤的引导机制不同。

例如，通过使用掺稀土棒作为预制件组件的中心元件，能够制备用于光纤激光器和放大器的激光主动(laser-active)PCF。稀土掺杂物(例如，镱或者铒)趋向于增大折射率，引导特性仅由光子微结构所确定而并不是由传统类型的折射率差所确定。对于高功率光纤激光器和放大器，可以使用双包层PCF，其中泵浦包层由空气包层区域(空气包层光纤)包围。由于折射率的非常大对比，泵浦包层能够具有非常高的数值孔径(NA)，这显著地降低了相对于光束质量和亮度对泵浦源的要求。

这种PCF设计在仅引导单模用于衍射受限的输出的同时也能具有光纤纤芯的非常大的模式面积，并且因此适合于具有良好的光束质量的非常高的输出功率。

但是PCF(微结构的光纤)具有很多缺陷，包括制备困难、熔接困难、空气间隙的差的热导性以及光纤纤芯中的相对低的掺杂。因此，非常需要为真正的单模光纤的具有大纤芯直径的阶跃折射率光纤。

我们公开了一种类型的增益光纤，其具有在0.01与0.04之间的数值孔径，从而产生极其大的单模纤芯直径。这里稀土离子、即增益元件的受体是多组分玻璃，多组分玻璃不同于最常使用的石英玻璃。

众所周知，石英光纤由气相沉积方法制成，其几乎不包括碱金属离子也不包括碱土金属离子，因为这些离子与气相沉积过程不兼容。总含量应该小于0.1重量百分比。多组分玻璃常常包含至少多于1重量百分比的碱金属离子或者碱土金属离子。

碱金属包括锂(Li)、钠(Na)，钾(K)，并且碱土金属是铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)和钡(Ba)。这些碱金属离子或者碱土金属离子称为多组分玻璃中的玻璃网络改性剂。其它金属离子(比如Zn和Pb)能够充当玻璃网络改性剂，其再次与气相沉积过程不兼容。

多组分玻璃包括磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、锗酸盐玻璃等。以Jiang的名义的美国专利6,816,514公开了用于光纤激光器应用的掺稀土磷酸盐玻璃光纤。以Jiang的名义的美国专利6,859,606公开了用于1.5微米光纤放大的掺铒碲硼酸盐玻璃。以Jiang名义的美国专利7,298,768公开了用于光纤激光器的锗酸盐玻璃。Jiang的US 8,121,154公开了用于光纤激光器应用的硅酸盐玻璃。由于多组分玻璃光纤能够具有高掺杂浓度，它们被用于光纤激光器应用。这些专利限制它们使用与石英玻璃光纤相比相对较短的增益光纤件的优势。

但是对于高脉冲能量光纤激光器，大纤芯直径是关键。申请人已经发现，可以从多组分玻璃增益光纤获得大纤芯直径。数值孔径能够从0.01到0.04。因此，纤芯直径对于1微米波长可以从25微米到60微米，对于1.55微米波长可以从35微米到90微米，以及对于2微米波长可以从45微米到120微米。

申请人将高稀土离子掺杂到光纤中，因此增益光纤的总长度不长于60cm。因此可以将增益光纤包装成直的。无需弯曲。

由于非常大的纤芯直径以及相对短的增益光纤长度，在没有光学非线性度的情况下，可以实现大于50kW的峰值功率。

申请人已经开发出一种新的基于硅酸盐材料的包层泵浦的保偏掺Yb光纤。由于具有大模式尺寸、高Yb掺杂水平以及低NA，光纤放大器已经实现创纪录的针对非线性影响的高阈值，同时保持良好的衍射受限的光束质量。表1比较了申请人的掺Yb光纤与商业中最流行的包层泵浦的Yb光纤的参数。

表1

如表1所示，申请人的光纤Yb#35具有为商用光纤的估计的非线性阈值功率约640倍的估计的非线性阈值。

表2对本申请人的光纤与商用光纤之间不同输入信号的SBS/SRS阈值进行了比较。申请人光纤的非线性阈值高于商用光纤很多倍。申请人光纤的阈值一直高于典型的商用光纤很多倍，这意味着能够实现高脉冲能量。

表2

皮秒和飞秒激光器被称为超短脉冲激光器。在用于超短光学脉冲的放大器中，光学峰值强度可能非常高，以致于可能发生有害的非线性脉冲失真或者甚至发生增益媒介或者一些其它光学元件的毁坏。这能够通过使用啁啾脉冲放大(CPA)的方法来有效阻止。在通过放大器媒介之前，脉冲是啁啾的并且通过强色散元件(展宽器，例如光栅对或者长光纤)的方式时间上展宽到长得多的持续时间。这被称为脉冲展宽器。由于脉冲宽度长，脉冲展宽器有效地将峰值功率减小到较低水平，因此可以避免放大器中上述有害的非线性影响。由于光纤激光器和光纤放大器中长光纤的固有的高非线性度，CPA通常应用于相对低脉冲能量的光纤放大器。

在放大器之后，使用色散压缩器(即具有相反的色散的元件(通常为光栅对))，该色散压缩器移除了啁啾并且将脉冲在时间上压缩到与输入脉冲持续时间相似的持续时间。这被称为脉冲压缩器。在脉冲压缩之后，经放大的脉冲的峰值功率变得非常高。

美国专利No.5,499,134中公开的光纤激光器系统依赖于用于脉冲展宽的啁啾光纤布拉格光栅。Martin E.Fermann等人的美国专利8,503,069 B2公开了基于线性或者非线性啁啾光纤光栅脉冲展宽器和光子晶体光纤脉冲压缩器的超紧凑高能量啁啾脉冲放大系统的设计。能够实现光子晶体光纤脉冲展宽器和光子晶体光纤压缩器。Schimpf等人的US8,659,821 B2公开了一种用于放大展宽的脉冲并对光纤激光器系统进行脉冲压缩的特定设计。

尽管那些展宽和压缩技术和装置能够产生高脉冲能量和高峰值功率，但是该光纤激光器系统是复杂的。这是超短光纤激光器系统昂贵的主要原因之一。

为了避免脉冲展宽，线性啁啾抛物线形的脉冲被开发来用于脉冲放大。一般来说，在光纤中，存在两种可用的抛物线脉冲生成的方法。

第一种方法包括在光纤放大器中生成抛物线脉冲。该方法使用放大媒介，放大媒介具有足够宽的增益带宽来支持渐近自相似脉冲传播。第二种方法是基于被动光纤。对于两种情况，在存在正常色散的情况下，当带宽足够小于增益带宽的种子脉冲在具有可忽略的增益饱和的放大器中传播时，能够实现渐近自相似脉冲传播。在这种系统中，在放大而不遭受谱和时间强度分布的失真期间，能够保持自相位调制(SPM)引起的线性啁啾。否则，必须通过活动的谱相位控制以补偿不期望的较高阶相位失真，来克服带宽限制。

可以通过修改的非线性薛定谔等式有效地描述高度非线性光纤放大器中的抛物线脉冲形成：

其中g和α是强度增益和每单位长度的损失，Ω_g是增益带宽，以及β₂是群速度色散(GVD)。自相位调制(SPM)受制于非线性度参数γ＝2πn₂/λF，其中n₂是非线性折射率以及λ是中心波长以及F是光纤放大器中的有效纤芯面积。

仅当输入脉冲具有足够大的能量来产生SPM从而通过正常色散媒介积累二次相位时，才可能进行抛物线脉冲生成和传播。换句话说，非常清楚，在正常色散和非线性度之间的相互平衡将支持通过光纤中的脉冲传播的抛物线时间分布。最终，该抛物线放大强烈取决于光纤工程。因此该过程实现起来是复杂的。

申请人公开了超短脉冲放大，该超短脉冲放大通过使用非常大的纤芯直径和长度非常短的掺稀土增益光纤而不需要脉冲展宽以及压缩装置。非常大的纤芯直径和长度非常短的增益光纤的组合可以有效的抑制光学非线性度。具有从200ps到200fs脉冲的超短脉冲种子激光能被放大到超过1μJ脉冲能量以及超过200kW。

虽然已经详细说明了本发明的优选实施例，但应该显然的是，本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下对那些实施例作出修改和改进。

Claims

1.一种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被配置为生成宽度从200ps到200fs的脉冲，该超短脉冲光纤放大器包括：用于波长从1.01到1.12微米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3重量百分比到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；

所述掺镱多组分玻璃光纤的数值孔径在0.01与0.04之间；

纤芯直径为从25微米到60微米；

掺镱多组分玻璃光纤的长度小于60cm；

其中，所述超短脉冲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所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述镱氧化物处于从5重量百分比到25重量百分比的水平。

3.根据权利要求1所述的超短脉冲光纤放大器，其中纤芯直径为从30微米到50微米。

4.根据权利要求1所述的超短脉冲光纤放大器，其中光纤长度为从5cm到45cm。

5.根据权利要求1所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述掺镱多组分玻璃光纤是保偏光纤。

6.一种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被配置为生成宽度从200ps到200fs的脉冲，该超短脉冲光纤放大器包括用于波长从1.51到1.65微米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0.5重量百分比到20重量百分比的水平的铒氧化物；

其中：

所述掺铒多组分玻璃光纤的数值孔径在0.01与0.04之间；

纤芯直径为从30微米到90微米；

掺铒多组分玻璃光纤的长度小于60cm；

7.根据权利要求6所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述铒氧化物处于从1重量百分比到5重量百分比的水平。

8.根据权利要求6所述的超短脉冲光纤放大器，其中纤芯直径为从35微米到60微米。

9.根据权利要求6所述的超短脉冲光纤放大器，其中光纤长度为从4cm到45cm。

10.根据权利要求6所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述掺铒多组分玻璃光纤是保偏光纤。

11.一种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被配置为生成宽度从200ps到200fs的脉冲，该超短脉冲光纤放大器包括用于波长从1.75到2.05微米的激光放大的掺铥多组分玻璃光纤，所述掺铥多组分玻璃光纤包括：

纤芯；

包层；

其中所述掺铥多组分玻璃光纤的纤芯包括从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2重量百分比到30重量百分比的水平的铥氧化物；

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；

所述掺铥多组分玻璃光纤的数值孔径在0.01与0.04之间；

纤芯直径为从35微米到120微米；

掺铥多组分玻璃光纤的长度小于60cm；

12.根据权利要求11所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述铥氧化物处于从1重量百分比到5重量百分比的水平。

13.根据权利要求11所述的超短脉冲光纤放大器，其中纤芯直径为从35微米到60微米。

14.根据权利要求11所述的超短脉冲光纤放大器，其中光纤长度为从4cm到45cm。

15.根据权利要求11所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述掺铥多组分玻璃光纤是保偏光纤。

16.一种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被配置为生成宽度从200ps到200fs的脉冲，该超短脉冲光纤放大器包括用于波长从1.98到2.2微米的激光放大的掺钬多组分玻璃光纤，所述掺钬多组分玻璃光纤包括：

纤芯；

包层；

其中：

所述掺钬多组分玻璃光纤的纤芯包括从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；

在从0.5重量百分比到20重量百分比的水产的钬氧化物；

所述掺钬多组分玻璃光纤的数值孔径在0.01与0.04之间；

纤芯直径为从35微米到120微米；

所述掺钬多组分玻璃光纤的长度小于60cm；

17.根据权利要求16所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述钬氧化物处于从1重量百分比到5重量百分比的水平。

18.根据权利要求16所述的超短脉冲光纤放大器，其中纤芯直径为从40微米到90微米。

19.根据权利要求16所述的超短脉冲光纤放大器，其中光纤长度为从5cm到45cm。

20.根据权利要求16所述的超短脉冲光纤放大器，其中所述掺钬多组分玻璃光纤是保偏光纤。