KR20120025469A - 필터 섬유에 기초하는 직렬 라만 섬유 레이저 시스템 - Google Patents

필터 섬유에 기초하는 직렬 라만 섬유 레이저 시스템 Download PDF

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Abstract

광 생성 및 증폭 시스템은 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고 그것의 동작 파장에 걸쳐 정상 분산을 갖는 레이저-활성 필터 섬유의 길이를 포함한다. 내포된 일련의 반사기들이 섬유의 입력 및 출력 단부들에 제공되고, 대략 각각의 스토크스 시프트들 만큼 파장에서 분리되는 내포된 일련의 라만 캐비티들을 제공하도록 구성된다. 일련의 캐비티들에서의 제 1 캐비티는 선택된 제 1 파장에서 이온 이득과 피드백의 조합으로 인해 레이저 발진을 제공하고, 제 1 파장에서의 시프트가 라만 산란 임계값을 초과하는 에너지를 가질 때 제 1 파장의 제 1 스토크스 시프트에서 광에 라만 이득을 제공하는 결합된 캐비티이다. 라만 캐비티는 제 1 파장과 타겟 파장 사이에서 단계적 천이를 제공한다.

Description

필터 섬유에 기초하는 직렬 라만 섬유 레이저 시스템{CASCADED RAMAN FIBER LASER SYSTEM BASED ON FILTER FIBER}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 본 출원의 양수인에 의해 소유되고 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 2009년 5월 11일 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제 61/177,058호의 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 광 섬유 디바이스들 및 방법들에 관한 것으로, 특히, 필터 섬유에 기초하는 개선된 직렬 라만 섬유 레이저 시스템에 관한 것이다.
직렬 라만 섬유 레이저(CRFL)들은 희토류 이온 이득이 이용가능하지 않은 파장에서 레이저 출력들을 생성하는 유용한 디바이스들이다. CRFL은 시작 파장으로부터 선택된 타겟(target) 파장으로의 계단식 천이를 제공한다. 계단식 천이는 적합한 라만 이득 매체에서 하나 또는 다중의 라만 차수의 직렬 레이징을 통해 생성된다. 내포된 일련의 라만 캐비티가 예를 들면, 대응하는 내포된 일련의 인-라인 반사형 격자쌍들에 의해 이득 매체에서 생성된다. 일련의 격자쌍들에서의 각각의 연속 캐비티는, 선행 캐비티에 라만 산란에 의해 도입된 각각의 라만 스토크스 시프트(Stokes shift)에 의해 선행 캐비티로부터 파장에서 분리된다. CRFL은 통상적으로 클래딩-펌핑된(cladding-pumped) Yb-도핑 섬유 레이저와 같은 고 전력 연속파(CW) 레이저를 사용하여 펌핑된다.
도 1은 1480 nm에서 41W의 전력의 시스템 출력이 설명되는 현재의 CRFL 시스템 구성(20)의 도면이다. 단일-모드 1480 nm 시스템 출력(70)이 에르븀 도핑 섬유 레이저(EDFL) 또는 에르븀 도핑 섬유 증폭기(EDFA)의 코어 펌핑을 위해 고 전력 펌프로서 사용하는데 적합하다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(20)은 2개의 스테이지: 모놀리식의 Yb-도핑 섬유 레이저(40) 및 직렬 라만 공진기(CRR; 60)를 포함한다.
레이저(40)에서, 활성 이득 매체가 1000 nm 내지 1200 nm의 영역에서 동작하는 더블-클래드(double-clad) Yb-도핑 섬유(42)의 길이에 의해 제공된다. 고반사기 격자(HR1)가 섬유(42)의 입력 단부(44)에 제공되고, 출력 커플러 격자(OC1)가 섬유(42)의 출력 단부(46)에 제공된다. 고반사기(HR1), 출력 커플러(OC1), 및 섬유(42)는 레이저 캐비티(48)로서 기능한다. 펌프 전력이 테이퍼드 섬유 번들(tapered fiber bundle;TFB1)(52)에 의해 섬유(42)에 커플링되는 복수의 펌프(50), 예를 들면, 멀티모드 915 nm 또는 975 nm 다이오드 레이저들에 의해 섬유(42)에 제공된다. 이 예에서, 레이저 출력(52)은 1117 nm의 파장에서 단일-모드 방사이다.
레이저 출력(52)은 펌프 전력 입력을 직렬 라만 공진기(60)로 론치하기 위해 사용된다. 공지기(60)는 작은 유효 면적 및 정상 분산을 갖는 라만 활성 섬유(62)를 포함한다. 정상 분산은 고 전력에서 초연속 생성에 이르는 변조 불안정성을 방지한다. 작은 유효 면적은 높은 라만 이득을 초래하고, 그 결과, 다중의 스토크스 차수가 생성될 수 있다.
제 1 복수의 고반사기 격자들(HR2 내지 HR6)이 라만 섬유의 입력 단부(64)에 제공되고, 제 2 복수의 고반사기 격자들(HR7 내지 HR11) 및 출력 커플러(OC2)가 라만 섬유의 출력 단부(66)에 제공된다. 추가의 펌프 반사기는 증가된 효율을 위해 미사용 Yb 방사를 재순화시킨다. 입력 격자들(HR2 내지 HR6), 출력 격자들(HR7 내지 HR11 및 OC2), 및 라만 섬유(64)는 내포된 일련의 라만 캐비티들(68)을 제공한다. 내포된 라만 캐비티들 각각의 파장들 각각은 광범위에 걸쳐 일련의 직렬의 스토크스 시프트들을 생성하도록 구성되고, 이것은 일련의 단계들에서 1117 nm 레이저 출력의 파장을 1480 nm의 타겟 파장으로 증가시킨다. 출력 커플러(OC2)는 1480 nm의 타겟 파장에서 시스템 출력(70)을 제공하고, 이것은 그 후, 기본 모드에서 EDFA 또는 EDFL을 펌핑하기 위해 사용될 수 있다.
종래 기술의 시스템(20)은 다수의 알려진 결점들 및 제한들로부터 손상을 받는다.
먼저, 1480 nm에서 41W로 출력을 증가시키는데 있어서, 다음의 스토크스 차수, 즉, 1590 nm에서 원치않은 라만 산란을 회피하기 위해 공진기(60)에서 라만 섬유(62)의 길이를 제한하는 것이 필요하다는 것을 발견하였다.
또한, 시스템(20)에서 다중의 파장들 및 위치들에서의 다중의 반사기들은 커플링된 캐비티들을 생성하기 위해 결합한다. 1117 nm의 레이저 파장에서 3개의 반사기, 즉, 격자들(HR1, OC1 및 HR7)이 존재한다는 것을 알 것이다. 일반적으로, 이것은 상대적으로 저전력(예를 들면, 1480 nm에서 5W 출력)에서 동작하는 시스템들에 대해 문제를 일으키지 않는다. 그러나, 최근, 라만 섬유 레이저들의 전력 스케일링에 관하 연구들이 착수되었다. 상기 언급한 바와 같이, 41W 만큼 높은 전력 레벨이 CRR로부터 입증되었다.
고 전력이 이러한 시스템으로부터 입증되었지만, 도 1에서의 셋업의 커플링된 캐비티 본질은 장기간의 신뢰가능한 동작에 대해 심각한 영향을 갖는다. 특히, 커플링된 캐비티는 시스템이 불안정하게 되게 할 수 있고, 컴포넌트들을 손상시킬 충분하게 높은 피크 전력을 갖는 펄스들을 생성하게 할 수 있다. 특히, 레이저 고반사기(HR1)는 아마 그것을 통해 전파하는 고 전력으로 인해 시스템에서 약한 링크인 것으로 발견되었고, 예를 들면, 에르븀 도핑 섬유 레이저 또는 증폭기를 펌핑하기 위해 시스템(20)을 사용하는 것을 포함하는 다양한 조건들하에서 고장나는 것으로 관찰되었다. 또한, 라만 레이저에서 생성된 중간 스토크스 차수로부터의 광이 Yb 증폭기로 역으로 그리고 펌프 다이오드들로 역으로 전파하는 것이 가능하고, 이것은 이들을 고장나게 한다. 또한, 제 1 스토크스 시프트에서의 광은 Yb의 이득 대역폭내에 있고, 다이오드들을 히트하기 전에 증폭된다. 이것이 또한 이롭지 못하다는 것이 명백할 것이다.
본 발명의 양태들은 고 전력 직렬 라만 레이징을 위해 이온 및 비선형 이득을 동시에 사용하는 캐비티를 갖는 필터 섬유를 포함하는 광 증폭 시스템들에 관한 것이다.
본 발명에 따른 예시적인 광 증폭 시스템은 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하고, 그것의 동작 파장에 걸쳐 정상 분산을 갖는 굴절률 프로파일을 갖는 레이저 활성 필터 섬유의 길이를 포함한다.
각각의 스토크스 시프트들에 의해 파장에서 분리되는 내포된 일련의 라만 캐비티가 제공된다. 일련의 제 1 라만 캐비티는 광 입력이 라만 산란 임계값을 초과하는 에너지를 가질 때 입력 파장의 제 1 스토크스 시프트에서 광 입력에 라만 이득을 제공하고 선택된 입력 파장에서 광 입력에 이온 이득을 제공하는 결합된 캐비티이다. 내포된 일련의 라만 캐비티들에서의 각 연속 라만 캐비티는 각 연속 스토크스 시프트에서 라만 이득을 제공한다. 이에 의해, 일련의 라만 캐비티들은 입력 파장과 타겟 파장 사이의 단계적 천이를 제공한다. 적합한 펌프 전력원이 펌프 전력 입력을 필터 섬유로 론치한다.
동작 임계값을 감소시키고, 디바이스 효율 및 동작을 개선시키기 위해, 이온 이득을 제공하도록 구성되는 제 1 캐비티는, 제 1 및 상위 스토크스 시프트들에서 라만 이득을 제공하는 후속 캐비티들 내부에 내포된다. 이러한 구조로, 제 1 이득 파장에서의 광은 다른 캐비티들을 형성하기 위해 사용된 엘리먼트들로부터의 손실에 영향을 받지 않는다.
본 발명에 따른 다른 설명된 시스템에서, 단일-캐비티 공진기 설계가 마스터 오실레이터 전력 증폭기 구성과 함께 사용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 펌핑된 직렬 라만 공진기 시스템의 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 양태에 따른 예시적인 직렬 라만 공진기 시스템의 도면.
도 3은 도 2에 도시된 직렬 라만 공진기에 대한 예시적인 파장들 및 스토크스 시프트들을 예시하는 테이블.
도 4 및 도 5는 1000 nm로부터 1480 nm까지의 직렬 라만 산란을 위해 설계된 필터 섬유에 대한 측정된 손실 및 측정되고 계산된 분산을 각각 도시하는 한 쌍의 그래프들.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 양태에 따른 직렬 라만 공진기에 대한 예시적인 마스터 오실레이터 전력 증폭기 구성을 예시하는 도면들.
도 7 및 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 설명된 양태들에 따른 전체 기법들을 예시하는 한 쌍의 플로우차트들.
본 발명의 양태들은 직렬 라만 공진기(CRR)가 고 전력, 예를 들면, 20W 이상 정도에서 펌핑되는 시스템들 및 기법들에 관한 것이다.
상기 논의한 바와 같이, 이전의 설계들은 내포된 커플링된 캐비티들로부터 발생하는 불안정성으로부터 손상을 받는다. 하나의 가능한 솔루션이, 모놀리식의 고 전력 Yb 섬유 레이저의 컴포넌트들이 저전력 오실레이터와 고 전력 증폭기의 결합으로 분리되는 마스터 오실레이터 전력 증폭기(MOPA) 구성을 사용하는 것이다. MOPA 구성은 오실레이터가, 20W 연속파(CW) 전력에서 신뢰가능한 동작을 할 수 있는 시스템을 발생시키는 섬유 커플링된 절연체 또는 필터 파장 분할 멀티플렉서(WDM)와 같은 적합한 백워드(backward) 전파 방지 디바이스를 사용하여 증폭기 및 직렬 라만 공진기로부터 효율적으로 분리되게 한다. 이러한 접근방식은 본 출원의 양수인에 의해 소유되고 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 2009년 5월 11일 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제 61/177,058호에 기재되어 있다. 그러나, MOPA 접근방식의 하나의 잠재적 결점은 증가된 컴포넌트 비용이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 내포된 커플링된 캐비티의 사용으로부터 발생하는 상술한 문제점은 직렬 라만 증폭기가 특수하게 설계된 Yb-도핑 필터 섬유에 기초하는 단일-캐비티 레이저에 의해 제공되는 시스템 구성의 사용을 통해 효율적으로 제거된다. 지금 설명하는 "일체형(all-in-one)" 단일-캐비티 설계에서, 직렬 라만 공진기 및 펌프 전력원은 단일 구조로 통합된다. 이러한 접근방식에서, 이온 이득은 도펀트 이온에 의해 제공되지만, 비선형 이득은 라만 산란을 통해 더 긴 파장들에서 제공된다. 입력 및 출력 격자들의 일련의 인-라인(in-line) 쌍들은 피드백을 제공하고, 일련의 연속 격자 쌍 각각의 파장 각각은 이전의 격자 쌍의 파장으로부터 각각의 스토크스 시프트에 근사하는 양 만큼 분리된다. 다른 접근방식과 비교하여, 여기에 설명된 "일체형" 캐비티 구성은 더 단순한 셋업, 더 적은 섬유, 더 낮은 컴포넌트 비용을 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 시스템(100)의 도면을 도시한다. 시스템(100)은 그것을 통해 전파하는 광에 이온 이득 및 라만 이득 양자를 제공하는데 적합한 필터 섬유(102)의 길이를 포함한다. 이 예에서, 필터 섬유(102)는 선택된 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수를 억제하는 W형 굴절률 프로파일을 갖고, 그것의 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 특수하게 설계된 Yb-도핑 더블-클래드 필터 섬유이다. 이러한 섬유는 본 출원과 동일한 양수인에 의해 소유되고 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 2009년 5월 11일 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/177,058호에 기재되어 있다.
후술되는 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 시스템은 각각의 스토크스 시프트들에 의해 파장에서 분리된 내포된 일련의 라만 캐비티들을 포함한다. 라만 공진기가 WDM 루프 미러들을 구성하기 위해 융착된 섬유 커플러들 또는 박막 필터들을 사용하는 것과 같이, 다른 아키텍처들 및 파장 선택 공진기들을 사용하여 구성될 수도 있다는 것이 당업자에게 널리 공지되어 있다. 또한, 선형의 비방향성 링 또는 양방향성 링 캐비티 지오메트리가 고려될 수 있다. 또한, 도 2는 레이저로서 동작하도록 구성된 직렬 라만 공진기를 도시하지만, 이 공진기는 격자들의 최종 세트를 빼고 대신에 그 파장에서 신호를 주입함으로써 증폭기로서 동작하도록 동일하게 잘 구성될 수 있다. 본 논의는 단지 설명을 위해 브래그 격자 반사기들을 사용하여 구성된 공진기들에 집중된다.
본 논의를 위해, 용어 "반사기"는 고반사기 또는 출력 커플러 등의 디바이스를 일반적으로 지칭하는 것으로 사용되고, 용어 "반사기들"은 복수의 고반사기 또는 출력 커플러들 등의 디바이스들, 또는 이들의 임의의 조합을 일반적으로 지칭하는 것으로 사용된다.
제 1 복수의 고반사기들(HR20 내지 HR25)이 필터 섬유(102)의 입력 단부(104)에 제공되고, 제 2 복수의 고반사기들(HR26 내지 HR30) 및 출력 커플러(OC20)가 필터 섬유(102)의 출력 단부(106)에 제공된다. 이 예에서, 입력 고반사기들(HR20 내지 HR25), 출력 고반사기들(HR26 내지 HR30), 및 출력 커플러(OC20)는 필터 섬유(102)로부터 분리된 섬유 세그먼트에 기록되고, 그 후, 필터 섬유(102)에 융착-접속(fusion-splice)되는 섬유 브래그 등의 디바이스들을 사용하여 생성된다. 격자들을 필터 섬유(102)에 직접 기록하는 것이 또한 가능하다는 것에 유의해야 한다.
시스템(100)은 하나 이상의 다이오드 레이저 펌프들(108a-d) 등의 디바이스들을 포함하는 펌프 전력원(108)을 추가로 포함한다. 펌프들(108a-d)은 펌프 결합기, 즉, 테이퍼드 섬유 번들(tapered fiber bundle; TFB20) 또는 다른 적합한 디바이스에 의해 필터 섬유(102)에 커플링된다.
도 2는 반사기들 (HR20 내지 HR30) 및 OC20에 대한 예시적인 파장들을 예시한다. 그러나, 이들 파장들 및 캐비티들의 수가 도시된 시스템(100)에 대해 특정되고, 본 논의를 위해 제공된다는 것에 유의한다. 본 발명이 다른 파장들에서 반사기들을 갖는 시스템들에서 실시될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 반사기들의 수 및 구성은 소정의 애플리케이션에 대해 변경될 수도 있다. 또한, 펌프 결합기(TFB20)에 관하여 입력 격자들(HR20 내지 HR25)의 위치를 변경할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 2에서, 입력 격자들(HR20 내지 HR25)은 펌프 결합기(TFB20)의 관점에서 도시되고, TFB20은 내포된 레이저 캐비티들 외부에 있다. 그러나, 입력 격자들(HR20 내지 HR25)은 펌프 결합기(TFB20)의 좌측에 동일하게 잘 배치될 수 있고, 펌프 결합기(TFB20)는 내포된 레이저 캐비티들 내부에 있다.
도 2에 도시된 예시적인 시스템(100)에서, 반사기들(HR10 내지 HR20) 및 OC20은 이들이 내포된 일련의 파장 매칭된 반사기 쌍들을 형성하도록 각각의 파장들 및 위치들을 갖고, 제 1 반사기가 제 1 필터 섬유 입력 단부(104)에 위치되고, 제 2 반사기가 필터 섬유 입력 단부(106)에 위치된다. 내포된 일련의 제 1 반사기 쌍은 각각의 1117 nm의 파장을 갖는 고반사기들(HR25 및 HR26)을 포함한다. 이 시리즈는 다음의 쌍들: 1175 nm에서의 HR24/HR27; 1239 nm에서의 HR23/HR28; 1310 nm서의 HR22/HR29; 1390 nm에서의 HR21/HR30; 및 1480 nm에서의 HR20/OC20로 계속된다. 이들 쌍들, 및 필터 섬유(102)는 각각의 스토크스 시프트들 만큼 파장에서 분리된 내포된 일련의 라만 캐비티들(110)을 제공한다.
도 3은 도 2에 도시된 예시적인 시스템(100)에 대한 반사기 파장들을 설명하는 테이블(130)이다. 발생하는 5개의 스토크스 시프트들이 도 3의 테이블(130)에 더 설명된다. 1590 nm로의 제 6 스토크스 시프트는 예시를 위해 테이블(130)에 포함된다. 그러나, 아래에 논의되는 바와 같이, 이러한 스토크스 시프트(및 임의의 후속 더 높은 차수의 스토크스 시프트들)은 필터 섬유(102)에 의해 억제된다.
1117 nm에서의 제 1 반사기 쌍(HR25/HR26), 및 필터 섬유(102)는 레이저 캐비티 및 라만 캐비티 양자로서 기능하는 결합된 캐비티를 제공한다. 이온 이득은 고반사기들(HR25 및 HR26) 사이의 필터 섬유(102)에서 Yb 이온에 의해 제공된다. 1117 nm에서 Yb-도핑 이득 매체에 의해 생성된 전력이 시뮬레이션된 라만 산란에 대한 임계값을 초과하면, 이 예에서는 대략 1175 nm인 제 1 스토크스 시프트에서 광이 생성된다.
내포된 일련의 다음의 반사기 쌍(HR24/HR27)은 제 1 스토크스 시프트에 대응하는 파장을 갖는다. 1175 nm에서 이러한 격자 쌍으로부터의 피드백은 이러한 파장에서 레이징을 야기할 것이다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 제 1 반사기 쌍은 제 1 캐비티에서의 손실을 최소화하기 위해 다음의 반사기 쌍들 내부에 위치된다. 나머지 반사기 쌍들(HR23/HR28, HR22/HR29, 및 HR21/HR30)은 피드백을 제공하고, 일련의 각 격자 쌍의 파장들은 실리카 섬유들에서 각각의 스토크스 시프트들에 근사하는 양만큼 일련의 선행 쌍으로부터 분리된다. 전력이 증가할 때, 더 긴 파장들에 대한 추가의 직렬화(cascading)는, 최종 격자 쌍(HR20/OC20)에서의 타겟 파장, 즉, 1480 nm에서 레이징이 달성될 때까지 계속될 것이다. 따라서, 설명된 일련의 스토크스 시프트들은 시작 파장으로부터 타겟 파장으로의 단계적 천이를 제공한다.
타겟 파장, 즉, 1480 nm에서의 광은 다른 라만 이득에 잠적으로 영향을 받는다. 원치않은 더 긴 파장 스토크스 차수에 대한 추가의 직렬화를 방지하기 위해, Yb-도핑 이득 매체는 기본 LP01 모드가 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 컷오프를 경험하는 W형 디프레스(depressed) 클래드 설계에 기초하는 굴절률 프로파일을 갖는다. 이러한 필터 섬유의 설계는 본 출원의 양수인에 의해 소유되고 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 2009년 5월 11일 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제 61/177,058호에 기재되어 있다.
기본 모드 컷오프를 갖는 W형 인덱스 프로파일을 갖는 섬유들은 에르븀 S-대역 증폭기 애플리케이션들과 관련하여 사용되었고, 고 전력 Yb-도핑 섬유 증폭기들에서 라만 산란을 억제하기 위해 또한 사용되었다. 그러나, 이들 섬유들은 양자의 경우에서, 넓은 파장 범위에 걸친 필터 섬유의 분산 특징이 중요한 고려사항이 아니기 때문에 고 전력 라만 레이저들과 관련한 사용에 적합하지 않다. 라만 산란이 발생하는 섬유의 분산이 비정상이면, 개별 라만 스토크스 차수들에 대한 산란 보다는 오히려 변조 불안정성이 초연속 생성(supercontinuum generation)을 야기할 것이다. 따라서, 직렬 라만 산란을 위해 설계된 필터 섬유가 동작의 파장 영역 전반적으로 정상 분산을 가져야 한다.
본 논의는 ps/(nm-km)의 단위를 갖는 분산 파라미터(D)를 사용한다. D의 네거티브 값은 정상 분산을 나타내고, D의 포지티브 값은 비정상 분산을 나타낸다. 비정상 분산 레짐(regime)에서는, 정상 분산 레짐에서는 나타나지 않는 변조 불안정성 및 솔리톤(solition) 형성과 같은 현상들이 발생한다. 표준 단일-모드 섬유는 대략 1300 nm에서 제로-분산 파장 및 제로-분산 파장 보다 긴 파장들에서 비정상 분산을 갖는다.
도 4는 긴 파장들에서 스토크스 시프트들을 억제하면서 1000 nm으로부터 1480 nm까지의 직렬 라만 산란을 위해 설계된 필터 섬유에 대한 측정된 손실을 도시하는 그래프(140)이다. 도 5는 필터 섬유에 대한 계산된 분산(151) 및 측정된 분산(152)을 도시하는 그래프(150)이다. 여기에 설명된 예시적인 시스템들에서, 기본 모드 컷오프를 제공하는 W형 인덱스 프로파일은 여기에 설명되는 바와 같이 직렬 라만 산란을 또한 제공하는 클래딩-펌핑된 Yb 섬유를 생성하기 위해 종래의 더블-클래드 설계와 결합된다.
고 전력 Yb 레이저들이 직렬 라만 공진기들을 펌핑하기 위해 사용된 시스템들과의 일부 실험들에서, Yb 레이저 고반사기는, 아마도 그것을 통해 전파하는 고 전력으로 인해 시스템에서 약한 링크인 것으로 발견되었다. 이러한 시스템은 에르븀 도핑 섬유 증폭기를 펌핑하기 위해 시스템(20)을 사용하는 것과 같은 다양한 조건들하에서 고장나는 것으로 관찰되었다. 따라서, 일부 환경들에서, 전력 증폭기로부터 분리될 수 있는 저전력 오실레이터가 사용되는 MOPA 구성을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 전력 증폭 및 직렬 라만 레이징의 기능들은 동일한 캐비티내에서 발생한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 이러한 다른 양태에 따른 예시적인 MOPA 기반 시스템(200)을 예시하는 도면들이다. 시스템(200)은 2개의 상이한 전력 범위에서 동작하는 2개의 스테이지들: 저전력 오실레이터(220)(도 6a) 및 고 전력 단일-캐비티 전력 증폭기 및 직렬 라만 공진기(240)(도 6b)를 포함한다. 오실레이터(220) 및 결합된 증폭기와 직렬 라만 공진기(240)는 광 절연체(234)(도 6a) 및 파장 분할 멀티플렉서(236)(도 6a)에 의해 분리된다.
오실레이터(220)(도 6a)는 레이저 활성 더블-클래드 Yb-도핑 섬유(222)의 길이, 또는 적합한 이득 매체를 제공할 수 있는 다른 섬유를 포함한다. 고반사기(HR40) 및 출력 커플러(OC40)는 각각, 섬유(222)의 입력 단부(224) 및 출력 단부(226)에 위치된다. 고반사기(HR40), 출력 커플러(OC40), 및 섬유(222)는 레이저 캐비티(228)를 제공한다. 다이오드 레이저 또는 다른 적합한 펌프 전력원과 같은 펌프(230)가 펌프 전력 입력을 섬유(222)에 론치한다. 펌프(230)는 테이퍼드 섬유 번들(TFB40) 등의 디바이스에 의해 섬유(222)에 커플링된다. 이 예에서, 오실레이터(220)는 1117 nm에서 대략 15W의 레이저 출력(232)을 제공한다. 이러한 상대적으로 낮은 전력 레벨에서, 고반사기(HR40)와 관련하여 최소의 신뢰도 문제가 있다.
오실레이터 출력(232)은 광 절연체(234) 및 파장 분할 멀티플렉서(236)를 통해 공급되고, 입력으로서 결합된 전력 증폭기 및 직렬 라만 공진기(240)에 제공된다.
결합된 전력 증폭기 및 직렬 라만 공진기(240)(도 6b)는 도 2의 시스템(100)과 관련하여 상기 논의된 필터 섬유(102)와 같은 Yb-도핑 더블-클래드 필터 섬유(242)의 길이로부터 제조된다. 상기 논의한 바와 같이, 필터 섬유(242)는 오실레이터 출력(232)의 전력 증폭 및 라만 레이징 양자에 대한 이득 매체로서 적합하다. 제 1 복수의 고반사기들(HR41 내지HR45)이 섬유 입력(244)에 제공되고, 제 2 복수의 고반사기들(HR46 내지 HR50) 및 출력 커플러(OC41)는 섬유 출력(246)에 제공된다. 입력 반사기들(HR41 내지 HR45), 출력 반사기들(HR46 내지 HR50), 출력 커플러(OC41), 및 섬유(242)는 그 사이에, 선택된 파장에서의 내포된 일련의 레이저 캐비티들(248)을 정의한다. TFB41이 내포된 공진기들 내부이도록, 입력 반사기들(HR41 내지 HR45)이 TFB41 이전에 동일하게 잘 위치될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
펌프 소스(250)가 오실레이터 출력(230)의 전력 증폭을 위해 펌프 전력 입력을 필터 섬유(242)에 제공한다. 도 6b에서, 펌프 소스(250)는 다이오드 레이저들 등과 같은 복수의 펌핑 디바이스(250a-d)로서 도시된다. 펌핑 디바이스들(250)은 테이퍼드 섬유 번들(TFB41) 또는 다른 적합한 디바이스에 의해 필터 섬유(242)에 커플링된다.
오실레이터 출력(232)은 도핑 필터 섬유(242)에서의 이온 이득을 통해 펌프 소스(250)에 의해, 라만 산란이 필터 섬유(242)내에서 발생하는 것을 허용하는 전력 레벨로 증폭된다. 상기 논의한 바와 같이, 이러한 특정한 필터 섬유(242)에서, 제 1 스토크스 시프트는 전파 광의 파장을 1175 nm로 증가시킨다. 1117 nm에서 임의의 미산란 광을 역반사하기 위해 고반사기(HR46)가 제공된다. 도시된 구성(200)에서, 1117 nm 방사가 라만 캐비티로 진입하는 것을 허용하기 위해, 1117 nm에서는 입력 고반사기가 존재하지 않는다.
고반사기들(HR41 내지 HR50) 및 출력 커플러(OC41)는 내포된 일련의 파장 매칭된 쌍들을 형성하고, 일련의 쌍들 각각은 각각의 스토크스 시프트들에 의해 이전의 쌍으로부터 분리된다. 라만 레이징은 일련의 쌍들 각각 사이에서 발생하고, 이것은 오실레이터 출력 파장, 즉, 1117 nm로부터 타겟 파장, 즉, 1480 nm로의 직렬 단계적 천이를 발생시킨다. 출력 파장에 대한 커플링은 고반사기(HR45) 및 출력 커플러(OC41)에 의해 제공된다. 필터 섬유(242)는 타겟 파장 보다 긴 파장들의 기본 모드 컷오프를 제공함으로써, 바람직하지 못한 더 높은 차수의 스토크스 시프트들을 방지한다.
절연체(234)는 증폭기 및 공진기(240)로부터의 백워드 전파 광이 오실레이터(220)에 도달하고 그것의 동작을 방해하는 것을 방지한다. 절연체(234)는 오실레이터 출력(232)의 파장들과 유사한 파장들을 포함하는 절연체 대역폭내의 모든 파장들에서 백워드 전파 광으로부터 오실레이터(220)를 보호한다. 파장-의존형 손실 엘리먼트, 즉, WDM(236)은 백워드 전파 스토크스 방사가 오실레이터(220)에 도달하는 것을 방지한다.
본 발명의 다른 실시에서, 광 생성 및 증폭 시스템은 활성 도핑된 라만 필터 섬유를 포함하고, 여기서, 손실은 피크 이온 이득 파장으로부터 3 이상의 스토크스 시프트 이격된 파장에서 증가한다. 지금까지의 활성 도핑된 필터 섬유들은 일반적으로, 신호 파장으로부터 이격된 단일 스토크스 시프트인 라만 이득을 필터 아웃하기 위해 시도한다. 본 발명의 이러한 실시에 따르면, 이전에 고려된 것 보다 훨씬 큰 신호와 손실 사이의 파장 시프트인, 신호로부터 이격된 다중의 스토크스 시프트들에 분산된 손실을 추가하는 신규한 섬유가 사용된다. 따라서, 섬유 자체가 신규할 뿐만 아니라 이 섬유를 사용하는 캐비티 지오메트리도 신규하다.
도 7 및 도 8a 및 도 8b는 상술한 본 발명의 다양한 양태들에 따른 전체 기법들을 예시하는 플로우차트들(300 및 350)의 쌍이다. 플로우차트들(300 및 350)은 제한하기 보다는 예시적인 것으로 의도된다는 것을 이해할 것이다. 특히, 리스트된 방법 컴포넌트들 중 일부 또는 전부가 본 발명의 범위 또는 사상내에서, 상이하게 순서화될 수도 있고, 서로 또는 다른 리스트되지 않은 컴포넌트들과 결합될 수도 있거나 서브컴포넌트들로 분해될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 모든 언급된 컴포넌트들이 실행될 필요는 없다.
도 7의 플로우차트(300)에 예시된 기법은 아래의 컴포넌트들을 포함한다.
박스 301 : 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 레이저-활성 필터 섬유의 길이를 제공한다.
박스 302 : 대략 각각의 스토크스 시프트들 만큼 파장에서 분리되는, 내포된 일련의 라만 캐비티들에 대한 이득 매체를 제공하기 위해 레이저-활성 섬유를 사용하고,
내포된 일련의 캐비티들에서의 제 1 캐비티는 선택된 제 1 파장에서 이온 이득과 피드백의 결합으로부터 발생하는 레이저 발진을 제공하고, 제 1 파장에서의 광이 라만 산란 임계값을 초과하는 강도를 가질 때 제 1 파장의 제 1 스토크스 시프트에서 광에 대한 라만 이득을 제공하도록 구성되는 결합된 캐비티이고,
내포된 일련의 라만 캐비티들에서의 각각의 연속 라만 캐비티는, 각각의 연속 스토크스 시프트에서 라만 이득을 제공하도록 구성되어서, 내포된 일련의 라만 캐비티들은 제 1 파장과 타겟 파장 사이에서 단계적 천이를 제공한다.
박스 303 : 펌프 전력 입력을 필터 섬유에 제공하기 위해 펌프 전력원을 제공한다.
도 8a 및 도 8b의 플로우차트(350)에 예시된 기법은 아래의 컴포넌트들을 포함한다.
박스 351 : 레이저 출력을 생성하기 위해 저전력 오실레이터를 사용한다.
박스 352 : 결합된 증폭기 및 공진기를 오실레이터에 커플링하고, 오실레이터 출력은 입력으로서 결합된 증폭기 및 공진기에 제공되고, 결합된 증폭기 및 공진기는 타겟 파장에서 단일-모드 출력을 제공하고,
결합된 증폭기 및 공진기는,
타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고, 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 레이저-활성 및 라만-활성 필터 섬유의 길이,
펌프 전력 입력을 필터 섬유에 제공하기 위해 필터 섬유에 커플링된 펌프 전력원으로서, 오실레이터 출력이 필터 섬유에 대한 라만 산란 임계값을 초과하는 레벨로 증폭되는, 상기 펌프 전력원,
발진 파장에서 미산란 광을 역반사하기 위해, 필터 섬유의 출력 단부에 위치된 발진 파장에서의 제 1 고반사기,
일련의 반사기 쌍들로서, 각 쌍은 각각의 파장에서, 필터 섬유의 입력 단부에 제공된 각각의 제 1 반사기 및 필터 섬유 출력 단부에 제공된 각각의 제 2 반사기를 포함하고, 일련의 반사기 쌍 각각 및 필터 섬유는 오실레이터 파장과 타겟 파장 사이에서 단계적 천이를 제공하는 내포된 일련의 라만 캐비티들을 제공하도록 구성되는, 상기 일련의 반사기 쌍들, 및
타겟 파장에서 필터 섬유 외부에 출력 커플링을 제공하기 위해, 필터 섬유 입력 단부에 제공된 고반사기 및 필터 섬유 출력 단부에 기록된 출력 커플러를 포함하는 최종 반사기 쌍을 포함한다.
박스 353 : 오실레이터와 증폭기 사이에 백워드 전파 방지 디바이스를 접속함으로써, 오실레이터가 증폭기 및 공진기로부터 광학적으로 분리되고, 오실레이터는 제 1 전력 레벨 범위내에서 동작가능하고, 증폭기 및 공진기는 제 1 전력 레벨 범위를 초과하는 제 2 전력 레벨 범위내에서 동작가능하다.
박스 354 : 오실레이터 출력을 증폭하고 타겟 파장에서 레이저 출력을 생성하기 위해 필터 섬유 및 펌프 전력원을 사용한다.
라만 이득 대역폭이 매우 크고, 반사기들이 반드시 이득의 피크가 아니라 이득 대역폭내 어디나 위치될 수 있다는 것에 유의한다.
상술한 시스템들 및 기법들은 선형 및 링 라만 공진기들 양자, 라만 증폭기 아키텍처, 임의의 라만 캐비티들을 갖는 비공진이지만 여전히 라만 이득 대역폭내에 있는 제 2 펌프를 포함하는 더블-펌프 시스템, 협 라인폭을 갖는 분극화된 출력이 유용한 주파수 배가 결정(frequency-doubling crystal)의 히팅(hitting), 예를 들면, 파라메트릭 시스템에서 사용되는 바와 같은 펄스화되거나 변조된 동작 등을 포함하는 다수의 다른 상황에 적용가능하지만 이에 제한되지 않는다.
라만 증폭기들에 관하여, 이들의 아키텍처들은 통상적으로, 증폭기 라만 캐비티가 최종 스토크스 시프트 및 출력 커플러없이 구성된다는 점을 제외하고는 라만 레이저들의 아키텍처들과 유사하다. 또한, 시드 레이저가 최종 스토크스 시프트에서 라만 캐비티에 커플링된다. 시드 소스로부터의 시드 입력은 상이한 위치들에서 증폭기에 주입될 수 있다. 시드 레이저는 분극화된 출력, 협 라인폭, 동조성 등과 같은 다수의 증폭기 특성을 제어한다.
상술한 설명이 당업자가 본 발명의 실시할 수 있게 하는 상세들을 포함하지만, 이 설명은 본질적으로 예시적이고, 다수의 변형물 및 변경물이 이들 교시의 이점을 갖는 당업자에게는 명백할 것이라는 것이 인식되어야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부한 청구범위에 의해서만 정의되고, 청구범위는 종래 기술에 의해 허용되는 만큼 넓게 해석되는 것으로 의도된다.
102: 더블-클래드 Yb-도핑 필터 섬유 108: 펌프
110: 일련의 라만 캐비티

Claims (22)

  1. 광 생성 및 증폭 시스템에 있어서:
    타겟(target) 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수(Stokes order)들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고, 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 레이저-활성 필터 섬유의 길이, 및
    상기 필터 섬유에 펌프 전력 입력을 제공하는 펌프 전력원을 포함하고,
    상기 레이저-활성 필터 섬유는 대략 각각의 스토크스 시프트들 만큼 파장에서 분리되는, 내포된 일련의 라만 캐비티들에 대한 이득 매체를 제공하고,
    상기 내포된 일련의 캐비티들에서의 제 1 캐비티는 선택된 제 1 파장에서의 이온 이득과 피드백의 조합으로부터 발생하는 레이저 발진을 제공하고, 상기 제 1 파장에서의 광이 라만 산란 임계값을 초과하는 강도를 가질 때 상기 제 1 파장의 제 1 스토크스 시프트에서 광에 라만 이득을 제공하도록 구성되는 결합된 캐비티이고,
    상기 내포된 일련의 라만 캐비티에서의 각각의 연속 라만 캐비티는, 각각의 연속 스토크스 시프트에서 라만 이득을 제공하도록 구성되어서, 상기 내포된 일련의 라만 캐비티들은 상기 제 1 파장과 상기 타겟 파장 사이에서 단계적 천이를 제공하고,
    제 1 섬유 출력 단부에 위치된 출력 커플러가 상기 타겟 파장에서 광의 필터 섬유 외부로 출력 커플링을 제공하도록 구성되는, 광 생성 및 증폭 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내포된 일련의 라만 캐비티들은 라만 입력 격자 세트 및 라만 출력 격자 세트에 의해 제공되는, 광 생성 및 증폭 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 상기 타겟 파장 보다 큰 파장들에서 LP01 모드 컷오프(mode cutoff)를 갖는 더블-클래드(double-clad) 섬유인, 광 생성 및 증폭 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 Yb-도핑 섬유인, 광 생성 및 증폭 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 전력원은 복수의 레이저 다이오드를 포함하는, 광 생성 및 증폭 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펌프 전력원을 상기 필터 섬유에 커플링하는 테이퍼드 섬유 번들(tapered fiber bundle)을 추가로 포함하는, 광 생성 및 증폭 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저-활성 필터 섬유는 피크 이온 이득 파장으로부터 3 이상의 스토크스 시프트들 이격된 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖는, 광 생성 및 증폭 시스템.
  8. 광 증폭 시스템에 있어서:
    선택된 발진 파장에서 오실레이터 출력을 제공하는 섬유 기반 오실레이터,
    상기 오실레이터에 커플링된 결합된 증폭기 및 공진기로서, 상기 오실레이터의 출력이 상기 결합된 증폭기 및 공진기에 입력으로서 제공되고, 상기 결합된 증폭기 및 공진기는 타겟 파장에서 단일 모드 출력을 제공하는, 상기 결합된 증폭기 및 공진기, 및
    상기 오실레이터와 상기 결합된 증폭기 및 공진기 사이에 접속된 파장 의존형 손실 엘리먼트로서, 상기 오실레이터가 상기 증폭기 및 공진기로부터 광학적으로 분리되어, 상기 오실레이터가 제 1 전력 레벨 범위내에서 동작가능하고, 상기 증폭기 및 공진기는 상기 제 1 전력 레벨 범위를 초과하는 제 2 전력 레벨내에서 동작가능한, 상기 파장 의존형 손실 엘리먼트를 포함하고,
    상기 결합된 증폭기 및 공진기는:
    상기 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고, 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 레이저-활성 및 라만-활성 필터 섬유의 길이,
    상기 필터 섬유에 펌프 전력 입력을 제공하기 위해 필터 섬유에 커플링된 펌프 전력원으로서, 상기 오실레이터 출력이 상기 필터 섬유에 대한 라만 산란 임계값을 초과하는 레벨로 증폭되는, 상기 펌프 전력원,
    상기 발진 파장에서 미산란 광을 역반사하기 위해, 상기 필터 섬유의 출력 단부에 위치된 상기 발진 파장에서의 제 1 고반사기,
    일련의 반사기 쌍들로서, 각 쌍은 각각의 파장에서, 상기 필터 섬유의 입력 단부에 제공된 각각의 제 1 반사기 및 상기 필터 섬유 출력 단부에 제공된 각각의 제 2 반사기를 포함하고, 상기 일련의 반사기 쌍 각각 및 상기 필터 섬유는 상기 오실레이터 파장과 상기 타겟 파장 사이에서 단계적 천이를 제공하는 내포된 일련의 라만 캐비티들을 제공하도록 구성되는, 상기 일련의 반사기 쌍들, 및
    상기 타겟 파장에서 상기 필터 섬유 외부에 출력 커플링을 제공하기 위해, 필터 섬유 입력 단부에 제공된 고반사기 및 필터 섬유 출력 단부에 기록된 출력 커플러를 포함하는 최종 반사기 쌍을 포함하는, 광 증폭 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 오실레이터는:
    입력 단부 및 출력 단부를 갖는 레이저-활성 더블-클래드 섬유의 길이,
    상기 더블-클래드 섬유의 입력 단부에 제공된 고반사기, 및 상기 더블-클래드 섬유의 출력 단부에 제공된 출력 커플러, 및
    펌핑 입력을 제공하는 상기 섬유에 커플링된 펌프 소스를 포함하고,
    상기 고반사기, 상기 출력 커플러, 및 상기 더블-클래드 섬유는 레이저 캐비티를 제공하는, 광 증폭 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 섬유 필터는 상기 타겟 파장 보다 큰 파장들에서 LP01 모드 컷오프를 갖고, 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 더블-클래드 섬유인, 광 증폭 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 Yb-도핑 섬유인, 광 증폭 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌프 전력원은 복수의 레이저 다이오드를 포함하는, 광 증폭 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 펌프 전력원을 상기 필터 섬유에 커플링하는 테이퍼드 섬유 번들을 추가로 포함하는, 광 증폭 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 오실레이터와 상기 결합된 증폭기 및 공진기 사이에 접속된 광 절연체를 추가로 포함하는, 광 증폭 시스템.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 파장 의존형 손실 엘리먼트는 필터 파장 분할 멀티플렉서를 포함하는, 광 증폭 시스템.
  16. 광 생성 및 증폭 방법에 있어서:
    타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고, 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 레이저-활성 필터 섬유의 길이를 제공하는 단계,
    대략 각각의 스토크스 시프트들 만큼 파장에서 분리되는, 내포된 일련의 라만 캐비티들에 대한 이득 매체를 제공하기 위해 상기 레이저-활성 필터 섬유를 사용하는 단계, 및
    상기 필터 섬유에 펌프 전력 입력을 제공하는 펌프 전력원을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 내포된 일련의 캐비티들에서의 제 1 캐비티는 선택된 제 1 파장에서의 이온 이득과 피드백의 조합으로부터 발생하는 레이저 발진을 제공하고, 상기 제 1 파장에서의 광이 라만 산란 임계값을 초과하는 강도를 가질 때 상기 제 1 파장의 제 1 스토크스 시프트에서 광에 라만 이득을 제공하도록 구성되는 결합된 캐비티이고,
    상기 내포된 일련의 라만 캐비티에서의 각각의 연속 라만 캐비티는 각각의 연속 스토크스 시프트에서 라만 이득을 제공하도록 구성되어서, 상기 내포된 일련의 라만 캐비티들은 상기 제 1 파장과 상기 타겟 파장 사이에서 단계적 천이를 제공하고,
    제 1 섬유 출력 단부에 위치된 출력 커플러가 상기 타겟 파장에서 광의 필터 섬유 외부로 출력 커플링을 제공하도록 구성되는, 광 생성 및 증폭 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 내포된 일련의 라만 캐비티들은 입력 격자들의 세트 및 출력 격자들의 세트를 포함하는, 광 생성 및 증폭 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 상기 타겟 파장 보다 큰 파장들에서 LP01 모드 컷오프를 갖는 더블-클래드 섬유인, 광 생성 및 증폭 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 Yb-도핑 섬유인, 광 생성 및 증폭 방법.
  20. 광 증폭 방법에 있어서:
    (a) 레이저 출력을 생성하기 위해 저전력 오실레이터를 사용하는 단계,
    (b) 타겟 파장 보다 긴 파장들에서 원치않은 스토크스 차수들을 억제하는 굴절률 프로파일을 갖고, 동작 대역폭에 걸쳐 정상 분산을 갖는 라만-활성 필터 섬유의 길이를 제공하는 단계,
    (c) 펌프 전력 입력을 제공하기 위해 상기 필터 섬유에 펌프 전력원을 커플링하는 단계,
    (d) 상기 필터 섬유 및 상기 펌프 전력원으로부터 상기 오실레이터를 분리하는 단계, 및
    (e) 선택된 타겟 파장에서 레이저 출력을 생성하고 오실레이터 출력을 증폭하기 위해 상기 필터 섬유 및 상기 펌프 전력원을 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 필터 섬유는 전력 증폭을 위해 적합한 이득 매체이고,
    일련의 반사기 쌍들이 제공되고, 각각의 쌍은 각각의 파장에서, 상기 섬유 필터의 입력 단부에 제공된 각각의 제 1 반사기, 및 상기 섬유 필터 출력 단부의 출력 단부에 제공된 각각의 제 2 반사기를 포함하고,
    상기 일련의 반사기 쌍 각각 및 상기 필터 섬유는 각각의 파장에서 라만 이득을 제공하는 각각의 라만 캐비티를 제공하여, 상기 일련의 반사기 쌍들 및 상기 필터 섬유는 각각의 스토크스 시프트들 만큼 파장에서 분리되는 내포된 일련의 라만 캐비티들을 제공하고,
    상기 내포된 일련의 캐비티들은 그것을 통해 전파하는 광에 직렬 라만 이득을 제공하여서, 시작 파장으로부터 상기 타겟 파장으로의 단계적 천이를 생성하는, 광 증폭 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 상기 타겟 파장 보다 큰 파장들에서 LP01 모드 컷오프를 갖는 더블-클래드 섬유인, 광 증폭 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 필터 섬유는 Yb-도핑 섬유인, 광 증폭 방법.
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