JP2016513874A - 非一様に構成されたファイバ−ファイバロッドマルチモード増幅器を備える超ハイパワー単一モードファイバレーザシステム - Google Patents
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Abstract
Description
11 キャビネット
12 ファイバブースタステージ
13 ポンプ源
14 シードレーザ
15 レーザヘッド
16 SM出力受動ファイバ
18 ファイバブースタ
20 バッファ
22 反射素子
24 ポンプ光出力ファイバ
25 送達ケーブル
30 コア
36 入力ファイバ部分
38 円錐台形モード変換部分
40 出力ファイバ部分
42 入力一様寸法領域
44 円錐台形モード変換領域
46 出力増幅領域
48 下流端領域
50 開口
52 保護スリーブ
54 流体送達手段
56 調節機構
58 U形カップ
60 U形カップ
62 通路
62 結晶
64 コリメーティングオプティクス
66 ハウジング
Claims (21)
- 単一モード(「SM」)信号を放射するSMシードソース放射と、
前記SM信号光を受け取り、伝播方向に誘導するSM受動ファイバと、
ポンプ光を出力するファイバピッグテールレーザダイオードポンプと、
制御および安全エレクトロニクスを含むレーザシステムの動作をサポートするように構成されたユーティリティアセンブリ
を格納するベースレーザコンソールと、
前記ベースレーザコンソールから間隔を置いて配置された光学レーザヘッドと、
前記コンソールとレーザヘッドとの間に延びる少なくとも1つの柔軟な送達ケーブルと、
前記送達ケーブルを横切り、レーザヘッドに直接的に結合された出力端部を備える主な長さを有するファイバ-ファイバロッドブースタ増幅器であって、少なくとも、
前記SM受動ファイバのコアの下流端に結合された一様寸法入力コア領域であって、それぞれの入力コア領域およびSMファイバの前記コアが、互いにほぼ整合するそれぞれのモードフィールド直径(「MFD」)と共に構成される一様寸法入力コア領域と、
前記入力コア区間から拡がり、高次モードの励起を防止しながら前記SMの前記MFDを拡大させるように構成されたモード変換コア領域と、
モード変換コア領域から延び、前記入力コア領域よりも大きい直径を有する出力増幅一様寸法コア領域であって、前記ブースタファイバ増幅器が、kW〜MW範囲で変動するパワーでほぼSMのシステム出力光を放射するように動作可能である出力増幅一様寸法コア領域と
共に構成されたすべてのドープされたマルチモード(MM)モノリシックコアと共に構成されるブースタ増幅器と、
前記レーザヘッド内に取り付けられ、前記ブースタ増幅器から下流側に間隔を置いて配置されたミラーと、
前記送達ケーブルを通じて延び、前記ブースタ増幅器の前記MMコアをエンドポンプするために前記ポンプ光を逆伝播方向に向け直すように構成された前記ミラーに前記ポンプ光が入射するように前記ポンプ光を誘導する少なくとも1つのMMポンプ光送達ファイバと
を備える超ハイパワーファイバレーザシステム。 - 自由空間を通じて延び、マルチモード(「MM」)非一様寸法コアと、前記コアと共に延び、前記コアを取り囲むクラッディングと共に構成されたファイバ-ファイバロッド増幅器と、
自由空間を通じて延び、前記増幅器の終端領域と共に延びる終端領域を含むMMポンプ光出力ファイバと、
それぞれの増幅器およびポンプ光出力ファイバの前記終端領域を受けるレーザヘッドと、
前記レーザヘッド内に設けられ、増幅された信号光が前記伝播方向に横切るような寸法に作られる中央開口を有するミラーであって、前記ポンプ光が前記増幅器の前記コア内に結合されるように、ミラー上に入射する前記ポンプ光を逆伝播方向に向け直すように構成されるミラーと
を備える超ハイパワー単一モード(「SM」)ブースタステージ。 - 増幅器およびポンプ光出力ファイバが横切る、開放された送達ケーブルをさらに備え、それぞれのポンプ光出力ファイバおよび増幅器の前記終端領域が、互いにほぼ平行に延び、送達ケーブルの下流端を介してレーザヘッド内に突出する請求項2に記載のブースタステージ。
- 前記MMコアが発光体と共にドープされ、
前記増幅器のファイバ部分に沿って伝播方向に単一モード(「SM」)信号光を誘導するように構成された小直径一様入力領域と、
前記入力部分および出力部分をブリッジするモード変換領域と
共に構築される請求項2に記載のブースタステージ。 - 前記MMコアが、前記モード変換領域から延び、前記増幅器の前記終端領域に沿って前記SM信号光を誘導する大直径一様出力領域をさらに含む請求項4に記載のブースタステージ。
- それぞれの増幅器および出力ファイバの前記終端領域に融合され、前記レーザヘッドに取り付けられたバッファと、
それぞれの増幅器およびポンプ光出力ファイバ、バッファ、およびミラーの前記終端領域の少なくとも一部を格納し、それに結合されたスリーブであって、前記ミラーと、それぞれの増幅器およびポンプ光出力ファイバの終端領域とが、増幅されたSM信号光を前記開口を通じて前記伝播方向に出力しながら、前記ポンプ光を前記増幅器の前記MMコア内に結合するように、互いに対して調節可能であるスリーブと
をさらに備える請求項3に記載のブースタステージ。 - 前記ポンプ光の開口数が、多くても、前記増幅器の前記出力コア領域の開口数に等しい請求項3に記載のブースタステージ。
- 前記ミラーが球面または非球面である請求項2に記載のブースタステージ。
- 気流が前記ミラーの孔を通じて出るときに、不純物を前記スリーブの外に搬送するように前記スリーブ内に前記気流を導入するように動作可能である吸気システムをさらに備える請求項3に記載のブースタステージ。
- 前記ミラーと、それぞれの増幅器および送達ファイバの前記終端領域とをXYZ平面内で互いに対して変位させるように動作可能であるアクチュエータをさらに備える請求項2に記載のブースタステージ。
- 前記ファイバ-ファイバロッド増幅器が、その入力終端領域と出力終端領域との間で連続的である請求項2に記載のブースタステージ。
- 前記ファイバ-ファイバロッド増幅器が、互いに融合されたファイバ部分およびファイバロッド部分を含む請求項2に記載のブースタステージ。
- 前記スリーブが、前記レーザヘッドの不純物のない内部を実現するように、一方を他方に挿入可能であり、互いに結合される2つのカップ形部分を含む請求項6に記載のブースタステージ。
- 信号を送達するように構成されたシードレーザソースと、
請求項2から12の何れか一項に記載のブースタステージと
を備える超ハイパワーファイバレーザシステム。 - 増幅されたSM信号光の基本周波数の高調波を生成するように動作可能なシステムを格納するハウジングをさらに備え、それぞれの増幅器およびポンプ光出力ファイバの前記終端領域から距離を置いて前記レーザヘッドに光学的および機械的に結合されたハウジングと共に構成される請求項14に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
- 前記レーザヘッドおよびハウジングが、前記ミラーの前記開口に位置合せされ、増幅された信号光を前記レーザヘッドから前記ハウジングへの伝播方向に誘導するそれぞれの通路と共に構成される請求項15に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
- 前記レーザヘッドから間隔を置いて配置されおよびシードレーザソースを収容するメインコンソールをさらに備え、前記シードレーザソースが、前記メインコンソール内の前記増幅器の上流側領域に融合されたSM受動シード出力ファイバを備え、前記シード出力ファイバが、前記増幅器の前記MMコアの入力領域のうちの1つにほぼ整合するモードフィールド直径で構成されたコアを備える請求項14に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
- 前記メインコンソール内に格納され、レーザシステム動作をサポートするように構成されたユーティリティアセンブリをさらに備え、前記ユーティリティアセンブリが制御および安全エレクトロニクスを含む請求項17に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
- 前記増幅器内の前記信号光およびポンプ光によって生成される熱力学的応力を低減するように構成された冷却システムをさらに備える請求項17に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
- 前記冷却システムが、前記メインコンソール内に収容された冷却剤のソース、前記ソースに結合される入力と、出力とを有する少なくとも1つの柔軟なパイプを含み、前記柔軟なパイプが、前記送達ケーブル内または前記送達ケーブルの外部のどちらかに延びる主な長さを有し、冷却流体が柔軟なパイプを横切る請求項19に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
- 前記冷却システムが、前記増幅器の外面上に被覆され、数百℃までの温度に耐えることのできる高分子材料の外部層と共に構成される請求項19に記載の超ハイパワーファイバレーザシステム。
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