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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Quelle zum Erzeugen
von optischen Femtosekundenpulsen mit einer hohen Spitzenleistung
und, spezieller, auf die Verwendung eines Verstärkers mit erbiumdotierter Faser
(EDFA; EDFA = Erbium-Doped Fiber
Ampflifier) in Verbindung mit Abschnitten einer Einmodenfaser (für ein Vorverstärkungschirpen
und eine Nachverstärkungskomprimierung),
um Pulse von weniger als 100 Femtosekunden (Weniger-als-100-fs-Pulse;
fs = Femtosekunde) bei 1550 nm zu erzeugen.
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Hintergrund der Erfindung
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Seit
ihrer ersten Herstellung in den 1980er Jahren haben sich Verstärker mit
erbiumdotierter Einmodenfaser (EDFAs) beständig zu einer der am meisten
weitverbreiteten und verwendeten Festkörperlasermedien entwickelt.
EDFAs wurden anfangs als optische Verstärker bei Telekommunikationssystemen
verwendet und sind seitdem als Verstärker für u. A. solitonbasierte Kommunikationssysteme
verwendet worden. Diese Anwendungen haben alle eine Unbekümmertheit
bezüglich
eines Extrahierens von hoher Energie und Pulsen mit hoher Spitzenleistung aus
einem Einmoden-EDFA gemeinsam.
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Jedoch
sind die Leistungspegel, die durch Übereinkunft, Dauer-Lasersysteme
(cw-Systeme; cw = continuous wave) oder Quasi-cw-Systeme nach dem
Stand der Technik nicht ausreichend, um Faserlaser als praktische
Quellen für
die meisten nicht-linearen optischen Anwendungen zu berücksichtigen. Zum
Beispiel werden für
den Betrieb eines typischen optischen Parameteroszillators mit einem
hohen Wirkungsgrad Pulse im Sub-Pikosekundenbereich mit Pulsenergien
um 10 μJ
benötigt.
Somit wird jeder Versuch, Laser mit seltenerdedo tierten Faser als
Verstärker
für derartige
Systeme einzuführen,
den Betrieb derselben nachteilig beeinflussen, da die langen Längen dieser
Verstärker
ein breites Array von nicht annehmbaren nicht-linearen Effekten
bewirken und das Erlangen von Pulsen mit Spitzenleistungen, die größer als
1 kW sind, verhindern.
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Die
Verwendung einer Chirp-Pulsverstärkungstechnik
(CPA-Technik; CPA
= chirped pulse amplification) bei Faserverstärkern ist eine potentielle
Lösung
für das
obige Problem von niedrigen Energien und Leistungen bei Faserlaserquellen.
Eine CPA bei Faserverstärkern
kann erfolgreich das Potential von Fasern nutzen, um Pulsenergien
und Durchschnittsleistungen von Kompaktfaser- und Laserdiodenquellen
auf die Pegel zu erhöhen,
die mit den momentan bei vielen wissenschaftlichen Lasern in einem
großen
Rahmen erhältlichen
vergleichbar sind.
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Gemäß dem CPA-Verfahren
werden ultrakurze Pulse vor einer Verstärkung gedehnt, dann verstärkt und
schließlich
vor einer Übertragung
rekomprimiert. Durch ein Verstärken
von gedehnten Pulsen von einer vergleichsweise langen Dauer wird
die Spitzenleistung in dem Verstärker
vergleichsweise niedrig gehalten, so dass nicht-lineare Effekte
und ein Pulsbruch verhindert werden. Aufgrund der physischen Eigenschaften
von optischen Fasern und Faserverstärkern gibt es jedoch eine Anzahl
von Problemen und Einschränkungen,
die für
eine Implementierung von CPA bei Fasern überwunden werden müssen: Nicht-lineare
Effekte bei Fasern, die bei hohen Spitzenleistungen auftreten, ASE-begrenzter
Gewinn, eine Erhöhung
der Dauer des rekomprimierten Pulses aufgrund eines gewinnschmälernden
Effekts, eingeschränkte
Ausgangsleistungen aufgrund von eingeschränkten Pumpleistungen, eine
Rekomprimierung von Pulsen auf die Anfangsdauer derselben herunter
unter Verwendung von Kompaktkomprimierungseinrichtungs- und Dehneranordnungen
usw. Häufig
wird ein Puls mit einer großen
Menge an Chirp in einem Faserverstärker erzeugt und dann in einer Bulk-Optik
rekomprimiert. Ein anderer Ansatz besteht darin, Pulse in einer
Mehrmodenfaser zu verstärken,
was die Nicht-Linearitäten
reduziert, unter Verwendung einer Mode mit einer großen Wirkfläche.
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Für einige
Anwendungen jedoch ist es wünschenswert,
einen komprimierten Femtosekundenpuls an dem Ende einer Einmodenfaserspitze
zu erzeugen. Zum Beispiel ist es wünschenswert, bei einem Endoskop
kurze Pulse zu nutzen, um nicht-lineare Signale für medizinische
Bilderzeugungsanwendungen zu erzeugen. Eine derartige Anwendung
erfordert die kleinstmögliche
Modengröße an der
Faserspitze, um eine hohe Intensität und ein großes nicht-lineares
Signal zu erzeugen. Bei Anwendungen, die nicht-lineare Fasern verwenden,
wie z. B. bei einer Superkontinuum-Erzeugung, können Variationen bei Einkopplungsbedingungen
ein Problem darstellen, wenn in nicht-lineare Fasern mit einem kleinen
Kern mit einer Bulk-Optik
fokussiert wird. Darum ist es wünschenswert,
die nicht-lineare Faser direkt mit der Verstärkerausgangsfaser zu spleißen, um derartige
Variationen zu minimieren. Ein komprimierter Puls an dem Ende eines
Einmoden-Verbinders ist optimal zur Einkopplung in die nicht-lineare
Faser.
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Eine
Anordnung nach dem Stand der Technik zum Liefern einer Verstärkung von
Femtosekundenpulsen in einer Einmodenfaser ist in dem Artikel „Amplification
of femtosecond Pulses in a passive, all-fiber solition source" von D. J. Richardson
et al., erschienen in Optics Letters, Vol. 17, No. 22, 15. November
1992, Seite 1596 ff. beschrieben. In diesem Fall ist der Faserverstärker als
eine anomale Dispersion aufweisend gekennzeichnet, und so leidet
derselbe an einem Pulszusammenbruch und einem Wellenbruch. Zahlreiche
Referenzen nach dem Stand der Technik stellen ferner fest, dass
die Nicht-Linearitäten,
die bei einer Einmodenfaser vorliegen, die Erzeugung von Hochleistungspulsen
verhindern und es in Folge erforderlich ist, dass entweder eine
Mehrmodenfaser- oder
eine Bulk-Optik-Komprimierung kurze Pulse mit hoher Leistung erzeugt.
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Der
Artikel „Generation
and propagation of high-Power parabolic Pulses in optical fibers" by Fermann et al.,
CLEO 2000, Technical Digest Postconference Edition, TOPS Vol. 39,
Seiten 21–22,
offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen von Hochleistungsfemtosekundenpulsen,
die eine Femtosekundenpulsquelle, einen Verstärker mit Seltenerde-dotierter
Faser und eine Einmodenfaser, die die Verstärkerausgangspulse komprimiert,
aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Einschränkungen
des Stands der Technik, wie obig diskutiert, werden durch die vorliegende Erfindung
angesprochen, die sich auf eine Quelle zum Erzeugen von Femtosekundenpulsen
mit hoher Spitzenleistung und, spezieller, auf die Verwendung eines
Verstärkers
mit erbiumdotierter Faser (EDFA) in Verbindung mit Abschnitten einer
Einmodenfaser zum Erzeugen von Femtosekundenpulsen von weniger als
100 Femtosekunden bei 1550 nm bezieht.
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Die
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist einen ersten Abschnitt einer Einmodenfaser
auf, um die Phase eines Femtosekundenpulses, der von einer Pulsquelle
wie z. B. einem Laser mit erbiumdotierter Faser emittiert wird,
vorzugeben, wobei der Ausgang der Einmodenfaser als eine Eingabe
an eine relativ kurze Länge
(einige wenige Meter) einer mit Seltenerde hochdotierten Faser mit normaler
Dispersion angelegt wird, die zum Erzeugen von parabolischen Pulsen
(mit einer oder mehreren angemessenen Pumpquellen, die verwendet werden,
um die Verstärkung
in dem Verstärker
mit hoch-seltenerdedotierter Faser zu liefern) in einer Betriebsweise
arbeitet, die frei von einem Pulsbruch ist. Ein vergleichsweise
kurzer zweiter Abschnitt einer Einmodenfaser mit anomaler Dispersion
ist direkt mit dem Ausgang des Faserverstärkers gekoppelt, um die notwendige
Pulskomprimierung zu liefern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist festgestellt worden, dass die Kombination eines Verwendens
eines Verstärkers
mit Seltenerde-dotierter Faser mit normaler Dispersion, phaseneigener
Modulation und verteilten Gewinns zu einer Betriebsweise bei Verstärkern führt, die
als „eigenähnliche
Ausbreitung" definiert
ist. Bei dieser Betriebsweise erzeugt der Faserverstärker Pulse
mit hoher Energie, die eine parabolische Form aufweisen (die parabolische
Form ist als von Zeit abhängig
definiert). Diese Pulse weisen ebenfalls einen starken linearen
Chirp auf, wobei die lineare Beschaffenheit des Chirps zu einer
effizienten Komprimierung der Pulse unter Verwendung des zweiten
Abschnitts der Einmodenfaser führt.
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Andere
und weitere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden
während
des Verlaufs der folgenden Erörterung
und durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Sich
nun auf die Zeichnungen beziehend enthält 1 ein Blockdiagramm
einer beispielhaften Femtosekundenhochleistungspuls-Quelle, die gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet ist;
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2 stellt
eine Auftragung des gemessenen Ausgangsspektrums für die Anordnung
von 1 dar sowie die nicht-lineare Shrodinger-Gleichungsberechnung
(NLSE-Berechnung; NLSE = non-linear Shrodinger equation) des Verstärkerspektrums;
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3 ist
ein Graph der gemessenen Interferometerkorrelation, die an dem Ausgang
des Erbium-dotierte-Faser-Verstärker-Abschnitts
der Pulsquelle von 1 vorhanden ist;
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4 ist
eine Simulation der Pulsintensität und
-phase (unter Verwendung der NLSE) an dem Verstärkerausgang, die die Anpassung
einer parabolischen Kurve an die Pulsintensität darstellt;
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5 enthält einen
Graphen der gemessenen Interferometerkorrelation, die an dem Ausgang der
Pulskomprimierungseinmodenfaser vorhanden ist, im Vergleich zu einer
gewonnenen Korrelation (für das
in der Einfügung
dargestellte Spektrum); und
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6 ist
ein Graph der gewonnenen Intensität, die der Korrelation bei 5 entspricht,
der insbesondere einen 30-fs-Puls zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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1 stellt
eine Anordnung 10 zum Verstärken von Femtosekundenpulsen
(fs-Pulsen; fs = Femtosekunde) gemäß der vorliegenden Erfindung
dar. Im Allgemeinen weist die Anordnung 10 der vorliegenden
Erfindung drei größere Komponenten
auf: eine Vor-Chirp-Einmoden-Faser 12, einen Verstärker 14 mit
Seltenerde-dotierter Faser und eine Pulskomprimierungseinmodenfaser 16.
Im Betrieb weist die Vor-Chirp-Faser 12 eine angemessene
Länge einer Einmodenfaser
auf, um die Phase eines Femtosekundenpulses vorzugeben, der durch
eine Femtosekundenlaserpulsquelle 18 erzeugt wird. Der
Verstärker 14 mit
Seltenerde-dotierter Faser weist eine vergleichsweise kurze Länge (z.
B. einige wenige Meter, nominal weniger als 5 m) einer hoch-seltenerdedotierten
Faser mit normaler Dispersion auf, die bei einer Betriebsweise arbeitet,
die frei von einem Pulsbruch ist, was parabolische Pulse erzeugt.
Eine oder mehrere Pumpquellen, wie es unten erörtert ist, werden verwendet,
um eine Verstärkung
in dem Faserverstärker 14 zu
liefern. Die Pulskomprimierungsfaser 16 weist eine Länge (wieder
vergleichsweise kurz, in der Größenordnung
von mehreren 10 cm) einer Einmodenfaser mit anomaler Dispersion
auf.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Femtosekundenlaserpulsquelle 18 einen
modengekoppelten Faserlaser auf, der z. B. 2-mW-, 250-fs-Pulse bei
46 MHz erzeugen kann. Femtosekundenlaser mit Erbiumfaser, wie z.
B. die Quelle 18, erzeugen im Allgemeinen Pulse mit einem
starken Chirp an dem Ausgang des enthaltenen Oszillators (nicht
gezeigt). Somit muss für
einen optimalen Verstärkerbetrieb
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Länge
der Vor-Chirp-Einmodenfaser 12 sorgfältig ausgewählt sein, um einen Puls mit
einer angemessenen Phase an dem Ausgang der Verstärkerfaser 14 zu
erzeugen, um die erwünschte
parabolische Betriebsweise so schnell wie möglich zu erreichen.
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Ein
wichtiges Thema bei der Verstärkung
von Femtosekundenpulsen in einer Einmoden-Faser ist die Verhinderung
eines Pulsbruches in dem Verstärker
aufgrund von Nichtlinearitäten.
Eine Lösung
für dieses
Problem ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Verwendung einer vergleichsweise kurzen Länge (weniger
als 5 Meter) einer Erbium-dotierten Faser mit normaler Dispersion
als Verstärker.
Es ist bekannt, dass Verstärker,
die eine anomale Dispersion verwenden, unter einem Pulszusammenbruch und
einem Wellenbruch leiden. Jedoch ist kürzlich gezeigt worden, dass
die Kombination von normaler Dispersion, Eigenphasenmodulation und
einem verteilten Gewinn zu einer Betriebsweise bei Verstärkern führt, die
als „selbstähnliche
Ausbreitung" definiert
wird. In diesem Bereich des Betriebs erzeugt der Verstärker Hochenergiepulse
mit einer parabolischen Form in dem zeitlichen Verlauf. Diese Pulse
weisen auch einen starken linearen Chirp auf. Es ist die lineare
Beschaffenheit des Chirps, die zu einer effizienten Komprimierung
der Pulsnachverstärkung
führt, wie
es unten erörtert
ist.
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Die
Anordnung, wie in 1 dargestellt, benutzt einen
Satz von vier getrennten Pumpquellen 22, 24, 26 und 28 als
Eingänge
zu dem Faserverstärker 14.
Jedoch sei darauf hingewiesen, dass eine jegliche herkömmliche
Pumpanordnung bei dem Faserverstärkerabschnitt
der Anordnung 10 der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann. Die Verwendung von vier getrennten Pumpquellen, wobei die
Pumpen 22 und 24 als sich mit dem Pulsausgangssignal
aus der Faserlaserquelle 18 zusammen ausbreitend angeordnet
sind und die Pumpen 26 und 28 als sich bezüglich des
Pulsausgangssignals aus der Faserlaserquelle 18 entgegengesetzt
ausbreitend angeordnet sind, sorgt dafür, dass eine maximale Pumpleistung
in dem Faserverstärker 14 vorhanden
ist. In der speziellen Anordnung 10 der vorliegenden Erfindung,
wie dieselbe in 1 gezeigt ist, werden die Ausgangssignale
aus den Pumplasern 22 und 24 gesteuert, um in
einem Polarisationszustand orthogonal zu sein, wobei sich dieselben
entlang getrennter Abschnitte von polarisationserhaltenden Fasern 30 und 32 ausbreiten
und dann in einem Polarisationsmultiplexer 34 kombiniert
und entlang eines einzelnen Abschnitts einer polarisationserhaltenden Faser 36 angelegt
werden. Das Paar von orthogonal polarisierten Pumpsignalen wird
dann als eine erste Eingabe an einen Wellenlängenmultiplexer (WDM; WDM =
wave length division multiplexer) 38 angelegt, der entlang
einer Vor-Chirp-Einmodenfaser 12 angeordnet
ist, um mit der Pulsausgabe aus der Faserlaserquelle 18 kombiniert
zu werden. Die Ausgangssignale aus den Pumpquellen 26 und 28 weisen
in einer ähnlichen
Weise orthogonale Polarisationszustände auf und breiten sich entlang
getrennter Abschnitte von polarisationserhaltenden Fasern 40 und 42 aus
und werden danach bei einer Polarisation 44 kombiniert
und in eine polarisationserhaltende Faser 46 eingekoppelt.
Das Paar von polarisierten Pumpsignalen wird dann als eine Eingabe
zu einem zweiten WDM 48 geliefert und in eine Entgegengesetzte-Ausbreitung-Richtung
entlang eines Verstärkers
mit Seltenerde-dotierter Faser 14 eingekoppelt. Bei einer
Anordnung der vorliegenden Erfindung kann der Verstärker mit
Seltenerde-dotierter Faser einen 2 Meter langen Abschnitt einer
Erbium-dotierten Faser aufweisen, die mit dem obig beschriebenen Satz
von vier getrennten Pumpquellen gepumpt wird, wobei jede Pumpquelle
bei der Pumpwellenlänge von
1480 nm arbeitet. Simulationen zeigen, dass noch kürzere Verstärker (d.
h. in der Größenordnung von
einem Meter oder weniger) bessere Leistungen erzielen können als
das beispielhafte 2-Meter-Modell. Für Verstärker der vorliegenden Erfindung,
die Längen
aufweisen, die größer als
ungefähr
5 Meter sind, beginnen Höhere-Ordnung-Nichtlinearitäten ins Spiel
zu kommen, und eine stimulierte Raman-Streuung (SRS; SRS = stimulated
raman scattering) beginnt die Leistungsfähigkeit des Verstärkers einzuschränken. Sich
wieder auf 1 beziehend wird festgestellt,
dass die maximale eingekoppelte Leistung dieser Vier-Pumpen-Konfiguration
610 kW für die
Gemeinsame-Ausbreitung-Pumpquellen 22 und 24 und 571 mW
für die
Entgegengesetzte-Ausbreitung-Pumpquellen 26 und 28 beträgt. Ein
Verstärker 14 mit
erbiumdotierter Faser ist entworfen, um eine normale Dispersion
aufzuweisen. Wie obig erwähnt, ist
festgestellt worden, dass die Kombination aus verteiltem Gewinn,
normaler Dispersion und Eigenphasenmodulation bei einem Verstärker mit
dotierter Faser zu einer selbstähnlichen
Ausbreitung führt,
wobei die Pulse eine parabolische Form im zeitlichen Verlauf erwerben
und einen linearen Chirp aufweisen.
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Die
parabolische Betriebsweise ist äußerst nützlich,
da fast jeder Puls, der in den Faserverstärker 14 eingekoppelt
wird, sich schließlich
selbst wieder zu einem parabolischen Puls formt. Jedoch ist die Strecke,
die der Puls sich bewegen muss, bevor derselbe in den Bereich eintritt,
in dem er der asymptotischen parabolischen Lösung nahe kommt, sehr unterschiedlich
in Abhängigkeit
von der anfänglichen Pulsform.
Femtosekundenlaserquellen mit Erbiumfaser wie z. B. die Quelle 18 erzeugen
im Allgemeinen Pulse mit einem starken Chirp an dem Ausgang derselben.
Somit muss, wie obig erwähnt,
die Länge
der Vor-Chirp-Einmoden-Faser 12 für einen idealen Verstärkerbetrieb
sorgfältig
entworfen sein, um einen Puls mit der angemessen Phase an dem Eingang des
Faserverstärkers 14 zu
erzeugen, um die parabolische Betriebsweise so schnell wie möglich zu
erreichen.
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Die
Ausgangspulse aus dem Verstärker 14 mit
erbiumdotierter Faser sind frei von einem Bruch und können mit
einer Bulk-Optik
effizient komprimiert werden. Die bevorzugte Vollfaseranordnung
jedoch nutzt eine Einmodenfaser 16, um die Pulse zu rekomprimieren,
was zu hohen Spitzenleistungen in einem Abschnitt der Einmodenfaser
führt (wobei,
wie obig angemerkt, die Verwendung einer Einmodenfaser für viele
neue und bevorstehende Anwendungen bevorzugt wird). In der Tat kann
ein bevorzugtes Vollfaserausführungsbeispiel
eine polarisationserhaltende Einmodenfaser benutzen. Ein anderer
Vorteil eines Kurzhaltens des Verstärkers besteht darin, dass dies die
Komprimierungsfaser 16 ebenfalls kurz hält (z. B. weniger als 20 cm),
wobei Verzerrungen bei den Pulsen minimiert werden, da die Nichtlinearitäten die Länge der
Komprimierungsfaser, die erforderlich ist, verkürzen.
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2 stellt
das an dem Ausgang der Anordnung der vorliegenden Erfindung gemessene
Spektrum dar, wie in 1 gezeigt, unter Verwendung
einer Vor-Chirp-Einmodenfaser 12 mit weniger als 20 cm
Länge.
Die maximale Ausgbeleistung der verstärkten Pulse an dem Ausgang
des Faserverstärkers 14 wurde
als 400 mW (8,7 mJ/Puls) ermittelt. Eine Berechnung des Verstärkerausgangsspektrums aus
einem nicht-linearen
Shrodinger-Gleichungsmodell (NLSE-Modell) einschließlich eines
Gewinns ist zu Vergleichszwecken in 2 als eine
gestrichelte Linie aufgetragen. Das Modell ist zur Klarheit vertikal versetzt
und stellt eine gute bzw. funktionierende Übereinstimmung zwischen dem
Modell und dem gemessenen Spektrum dar.
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Die
gemessene Interferometerkorrelation an dem Ausgang des Faserverstärkers 14 ist
in dem Graphen von 3 aufgetragen, der das Autokorrelationssignal
in Abhängigkeit
von Zeit darstellt. Die Auftragung stellt dar, dass die Ausgabe
einen einzigen Hoch-Chirp-Puls umfasst. NLSE-Simulationen der Pulsintensität und -phase,
wie in 4 gezeigt, stellen dar, dass die Pulse näherungsweise
parabolisch mit einer quadratischen Phase sind. Die gestrichelte
Linie in 4 wird verwendet, um eine parabolische
Anpassung an die Pulsintensität
zu zeigen. In der genauesten Form derselben bewirken Terme höherer Ordnung,
wie z. B. ein Selbst-Aufsteilen,
Abweichungen von einer echten parabolischen Form.
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Die
optimale Länge
der Einmodenpulskomprimierungsfaser 16 wurde unter Verwendung
einer beispielhaften experimentellen Anordnung als 45 cm ermittelt
(einschließlich
des Vorhandenseins des Pumpe/Signal-Kombination-WMD). Die gemessene Interferometerautokorrelation
und Spektrum, die an dem Ausgang der Pulskomprimierungsfaser 16 erscheinen,
sind in 5 dargestellt, wobei das Spektrum
als eine Einfügung
dargestellt ist. Das Spektrum und die Interferometerkorrelation
wurden in einen bekannten Analysealgorithmus eingegeben, um die Pulsintensität und -phase
wiederzugewinnen. Der gewonnene Puls, in 6 dargestellt,
umfasste einen 30-fs-Puls auf einem niedrigen Sockel einer minimalen
Intensität.
Nahezu 55% der Energie sind als in dem zentralen Puls erscheinend
gezeigt, wobei eine Spitzenleistung von näherungsweise 160 kW gegeben
wird. Ein Vorteil der Anordnung der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass diese Pulse von 30 fs und mit einer Spitzenleistung
von 160 kw, wie dieselben an dem Ausgang eines Abschnitts einer
Einmoden-Faser (d. h. der Komprimierungsfaser 16) erscheinen,
dann in Situationen verwendet werden können, die einen Einmoden-Faserabschluss
erfordern (wie z. B. ein Endoskop), oder für ein Schmelzspleißen (fusion
splicing) an eine nicht-lineare Faser zur Superkontinuum-Erzeugung
verwendet werden. Dementsprechend hat die Fähigkeit, die Pulskomprimierungsfaser
direkt an den Ausgang des Einmoden-Faserverstärkers zu schmelzen (fuse) minimale
Variationen bei den Pulskomprimierungseinkopplungsbedingungen zur
Folge (im Vergleich zu der herkömmlichen
Verwendung einer Bulk-Optik, um
eine Komprimierung durchzuführen),
wodurch die Leistungsfähigkeit
der Anordnung der vorliegenden Erfindung optimiert ist.
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Wie
obig erwähnt,
besteht ein Vorteil eines Benutzens eines vergleichsweise kurzen
Faserverstärkers
(mehrere zehn cm) darin, dass dies ermöglicht, dass eine vergleichsweise
kurze Komprimierungseinmodenfaser verwendet wird, was eine Verzerrung
bei dem Ausgangspuls minimiert. Paradoxerweise ist bei einem derartigen
System auch gesehen worden, dass eine hohe Leistung gut bei einem Komprimieren
der Pulse arbeitet, da die Nichtlinearitäten die Länge der Komprimierungsfaser,
die erforderlich ist, verkürzen.
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Ein
anderer Vorteil der Anordnung der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass, neben einem Verstärken
der Pulse ohne einen Pulsbruch, der Verstärker auch das Pulsspektrum
erheblich erweitert. Somit können
vergleichsweise lange Pulse aus dem Faserlaser (z. B. 300 fs) verwendet
werden, während Simulationen
an dem Verstärkerausgang
gezeigt haben, dass derartige Pulse in der Komprimierungseinmoden-Faser 16 auf
eine Kürze
von 15 fs komprimiert werden können.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass, obwohl die vorliegende Erfindung in
Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben
worden ist, es für
Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich ist, dass andere Alternativen,
Variationen und Modifikationen erfolgen können und dieselben immer noch
in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Insbesondere
können
verschiedenartige andere Pumquellenanordnungen benutzt werden, wie
z. B. eine einzelne Gemeinsame-Ausbreitung-Pumpe mit einer einzelnen
Entgegengesetzte-Ausbreitung-Pumpe. Zudem können 980-nm-Laserpumpquellen anstatt von 1480-nm-Laserpumpquellen
verwendet werden. Zusätzlich
können
andere spezifische Femtosekundenlaserquellen verwendet werden.