JP2015506109A - 980nm高出力シングルモードファイバポンプレーザシステム - Google Patents
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Abstract
Description
B≒P/BPP (1)
ここで、Pは出力であり、BPPは、ビーム発散半角とビーム半径との積によって求められるビームパラメータの積である。BPPが小さいほど、ビーム品質が高くなり、輝度が高くなる。従って、回折限界ガウスビームが、最も低いBPPを有する。BPPは、1/2Dc×NAに対応し、ここで、Dcはコアの直径であり、NAは開口数である。従って、コアの直径Dcを増やして、NAを減らすと、BPPが増強されて、輝度Bが上昇する。従って、ファイバの製造を制御することで、ファイバが低NA及び低ドーパント濃度を有することができ、これは、以下で説明する理由によって有利なものとなる。
12 シード源
14 波長変換器
16 レーザ
18 レーザダイオード
20 ファイバレーザ又は増幅器
Claims (30)
- 第一波長の低ノイズ信号光を発生させる少なくとも一つのシード源と、
前記信号光を受け取って増幅するように構成されたサブポンプユニットであって、
前記第一波長よりも短い第二波長でサブポンプ光を放出するように互いにまとめられた複数のサブポンプマルチモードレーザダイオード、及び、
前記サブポンプ光の第二波長を前記信号光の第一波長に変換するように動作可能なNdマルチモード波長ファイバ変換器であって、
前記低ノイズ信号光のノイズレベルと実質的に同一のノイズレベルと、
nBに実質的に等しい輝度(nは前記サブポンプレーザダイオードの数であり、Bは各サブポンプレーザダイオードの輝度である)と、
nPdに実質的に等しい出力(Pdは各サブポンプレーザダイオードの出力であり、nは前記サブポンプレーザダイオードの数である)と、を有して増幅された前記信号光を放出するように構成されたNdマルチモード波長ファイバ変換器
を有するサブポンプユニットと、
増幅された前記信号光を受け取り、且つ976nm付近の第三波長にピーク放出を有するシングルモードYbファイバ発振器と、を備えた高出力超高輝度ポンプ源。 - 前記信号光の第一波長が900〜940の波長範囲内であり、前記サブポンプ光の第二波長が800〜810の波長範囲内である、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記サブポンプレーザダイオードが、前記Ndマルチモード波長ファイバ変換器をエンドポンピングする、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記サブポンプレーザダイオードが、前記Ndマルチモード波長ファイバ変換器をサイドポンピングする、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記波長変換器が、増幅された低ノイズポンプ出力が最大0.1%の二乗平均平方根を有するように構成されている、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記シード源が、一つ又は複数の組み合わさったマルチモードピグテール型レーザダイオード、一つ又は複数のファイバシード源から成る組から選択された構成を有する、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記マルチモードNdファイバ変換器が、同心状のコア及び少なくとも一つのクラッドを有するNdドープファイバを備えて構成されていて、前記コア及び前記クラッドがそれぞれ均一な断面を備えて構成されている、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記マルチモードNdファイバ変換器が、コアと、前記コアを取り囲む少なくとも一つのクラッドとを備えて構成されていて、前記コア及び前記クラッドの各々が二重ボトルネック形状の断面を有する、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記マルチモードNdファイバ変換器が、コアと、前記コアを取り囲む少なくとも一つのクラッドとを備えて構成されていて、前記コアが二重ボトルネック形状の断面を有し、前記少なくとも一つのクラッドが実質的に均一な寸法の断面を有する、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記Nd波長ファイバ変換器が、略0.05から略0.13の間の範囲の開口数を備えて構成されていて、前記マルチモードシード源の開口数が略0.1から略0.13の間である、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 前記Nd波長ファイバ変換器と前記シングルモードYbファイバ発振器との間に配置されて結合された波長選択器を更に備え、前記波長選択器が、増幅された前記信号光の第一波長に対して透明であり、前記第一波長と異なる寄生波長の光を防止する、請求項1に記載の高出力超高輝度ポンプ源。
- 第一波長のサブポンプ光を放出する複数のサブポンプレーザダイオードと、
前記サブポンプ光を受け取って、前記第一波長よりも長い第二波長のポンプ信号光を放出するように動作可能なマルチモードNdファイバ波長変換器と、
前記第二波長の増幅された前記ポンプ信号光を受け取って、前記第二波長のポンプ光を吸収して、前記第二波長よりも長い976nm付近の第三波長のポンプ光を放出するように動作可能なシングルモードYbファイバ発振器と、
前記ポンプ光を受け取り、前記第三波長付近にピーク吸収を備えて構成されて、実質的にシングルモードでシステムからの光を放出するように構成されたファイバレーザデバイスと、を備えた高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。 - 前記ファイバレーザデバイスが、Yb、Er及びそれらの組み合わせから成る群から選択された希土類イオンでドープされた活性ファイバを含む、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記ファイバレーザデバイスが、ファイバ増幅器又はファイバ発振器を含む、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記ポンプ源が、前記ファイバレーザデバイスをエンドポンピングするように、又は前記ファイバレーザデバイスをサイドポンピングするように構成されている、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記システムからの光が、前記第三波長の0.1倍を超えないシステム波長増幅器で放出される、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記ファイバレーザデバイスが、シングルモードコア又はマルチモードコアを備えて構成されていて、前記マルチモードコアが、所望の波長の実質的にシングルモードで前記システムからの光を放出するように構成されている、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記ポンプ源が、900から940nmの間の前記第二波長のポンプ信号光を放出する一つ又は複数のマルチモードシード源を更に有し、前記シード源が、レーザダイオード又はファイバから選択されている、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記複数のサブポンプレーザダイオードが、略800nmから略810nmの間の範囲の前記第一波長のサブポンプ光を放出し、前記複数のサブポンプレーザダイオードが、互いにまとめられて、前記波長ファイバ変換器をサイドポンピングするか、又は、前記波長ファイバ変換をエンドポンピングする、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記マルチモードNd波長ファイバ変換器及び前記シングルモードYbファイバ発振器の各々が、同心状のコア及び少なくとも一つのクラッドを有するドープファイバを備えて構成されていて、前記コア及び前記クラッドがそれぞれ均一な断面を備えて構成されている、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記マルチモードNd波長ファイバ変換器及び前記シングルモードYbファイバ発振器の各々が、コアと、前記コアを取り囲む少なくとも一つのクラッドとを備えて構成されていて、前記コア及び前記クラッドの各々が、二重ボトルネック形状の断面を有する、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記マルチモードNd波長ファイバ変換器及び前記シングルモードYbファイバ発振器の各々が、コアと、前記コアを取り囲む少なくとも一つのクラッドとを備えて構成されていて、前記コアがダブルボトルネック形状の断面を有し、前記少なくとも一つのクラッドが、実質的に均一な寸法の断面を有する、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記Nd波長ファイバ変換器が、略0.05から略0.03の間の範囲の開口数を備えて構成されていて、前記マルチモードシード源の開口数が、略0.1から略0.13の間である、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記シード源が、前記ND波長ファイバ変換器と前記シングルモードファイバ発振器との間に配置されて結合された波長選択器を更に有し、前記波長選択器が、増幅された前記信号光の第二波長に対して透明であり、前記第二波長とは異なる寄生波長の光を防止する、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 一つ又は複数のシード源が、前記ファイバレーザデバイスをエンドポンピングするか、又は、前記ファイバレーザデバイスをサイドポンピングする、請求項12に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- ポンプシード源を備えて構成されたポンプシステムと、前記ポンプシード源の下流のマルチモードNdファイバ増幅器と、前記マルチモードNdファイバ増幅器の下流のYbシングルモードレーザと、を備え、975nm付近の波長の前記シングルモードYbレーザの出力が、前記マルチモードポンプシード源によって放出される略920nmのマルチモードシード信号よりも数百倍明るくて且つ最大で十倍高出力になるように、前記マルチモードNdファイバ増幅器及び前記シングルモードYbレーザが構成されている、高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- Ybイオン、Erイオン、又はEr/Ybイオンでドープされ9765nm付近にピーク吸収を有する活性ファイバを有するファイバレーザデバイスを更に備えた請求項26に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記ファイバデバイスがファイバレーザ又はファイバ増幅器を含む、請求項27に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 前記ファイバレーザデバイスの活性ファイバが、基本モードのみを実質的にサポートすることができるマルチモードコアを備えて構成されている、請求項27に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
- 伝達ファイバによって前記Nd増幅器に伝達される800〜810nm範囲のサブポンプ光を放出する複数のポンプレーザダイオードを更に備え、前記Nd増幅器が、間隔の空いた複数の端部領域と、前記端部領域から内側に間隔の空いた中心領域と、前記端部領域と前記中心領域の両端とを繋ぐ移行領域とを含むボトルネック断面を有し、前記中心領域が、前記端部領域の均一な寸法の断面よりも大きな均一な寸法の断面を有する、請求項26に記載の高出力超高輝度シングルモードファイバレーザシステム。
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