KR20140102706A - 분산 모드 흡수기를 구비한 고전력 광섬유 레이저 시스템 - Google Patents

분산 모드 흡수기를 구비한 고전력 광섬유 레이저 시스템 Download PDF

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Abstract

고전력 광섬유 레이저 시스템의 수동 광섬유 상에 광섬유의 도파 클래드를 따라 전파하는 모드들을 가두고 제거하도록 동작하는 클래드 흡수기 유닛이 제공된다. 모드 흡수기는 클래드 광이 전체 길이를 통하여 실질적으로 균일하게 제거되는 국지적인 방식으로 제거될 수 있는 최적 길이로 구성된다. 형성되기 전 클래드 광을 제거하는 흡수기는 확산제들이 함침된 호스트 재료를 포함한다.

Description

분산 모드 흡수기를 구비한 고전력 광섬유 레이저 시스템{HIGH POWER FIBER LASER SYSTEM WITH DISTRIBUTIVE MODE ABSORBER}
본 발명은 고전력 광섬유 레이저 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 클래딩으로 가이드되는 바람직하지 않은 광을 분리시키도록 동작하는 클래드 모드 흡수기가 제공된 광섬유에 관한 것이다.
고전력 광섬유 레이저 시스템("HPFLS")은 통상 다중모드(MM) 펌프 광에 의해 측면 또는 단부에서 펌핑된 능동 광섬유를 각각 포함하는 하나 이상의 증폭 캐스케이드를 가지고 구성된다. 다중모드 펌프 광은 항상 완전히 흡수되지는 않으며 따라서 석영에 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 고분자 보호 피복 아래의 광섬유 내부 클래딩을 따라 계속하여 전파한다. 전류 펌프 소스의 전력이 증가함에 따라, 클래딩을 따라 안내되는 이러한 잔여 펌프 광이 kW 레벨에 이르는 것은 드문 일이 아니다. 광섬유들은 쉽게 손상될 수 있는 보호 피복을 향하여 바람직하지 않은 kW 클래드 광을 안내하는 미소 왜곡을 가져오는 굽힘 및 다른 기계적 응력을 경험한다.
보호 피복을 파괴할 수 있는 바람직하지 않은 클래드 광의 또 다른 소스는 광섬유 사이의 연결 영역을 포함한다. 연결된 광섬유들은 항상 균일한 치수를 가지고 있지 않고/않거나 완벽하게 함께 연결되지 않으며, 이는 연결 영역에서 MM 광의 여기를 위한 좋은 조건을 생성한다. 이 바람직하지 않은 광은 또한 클래딩을 따라 안내되며, 이미 높은 전력인 비흡수 펌프 광에 추가된다. 또한, 레이저 처리 표면으로부터 반사된 고전력 광이 클래딩에 결합될 수 있으며, 따라서 임계 온도로 보호 피복을 가열할 수 있는 높은 전력에 기여할 수 있다.
게다가, 고전력 SM 광섬유 레이저 시스템에서, 클래딩으로 안내된 MM 방사선은 광선유의 단부 영역을 손상시킬 수 있다. 마지막으로, 고전력 SM 레이저 시스템에서 단일 모드 전달 광섬유의 출력단에서 MM 광의 존재는 SM 신호 광의 품질에 영향을 준다. 상술한 내용에 기초하면, MM 클래드 광은 매우 바람직하지 않으며, 제거되어야 한다.
도 1을 참조하면, 통상 고전력 광섬유 레이저 시스템은 증폭 게인 블럭들의 하류에 위치되어 증폭된 신호광을 그 신호광에 의해 처리될 표면으로 전달하는 수동 광섬유(10)를 가지고 구성된다. 광섬유(10)는 신호광을 안내하는 코어(12), 바람직하지 않은 MM 클래드 광을 지원하는 도파 클래딩(14), 및 MM 광이 클래딩(14)을 빠져나가는 것을 방지하는 고분자 보호 피복(16)을 포함한다. 선택적으로, 수동 광섬유(10)는 또한 클래딩(14)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 외부 클래딩을 가질 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 도파 클래딩(14)을 따라 안내된 MM 광은 매우 바람직하지 않으며, 위험하고 따라서 도파 클래딩(14)으로부터 분리되어야 한다.
클래드 광을 제거하고 그 광 에너지를 열 에너지로 전환하도록 구성된 장치들이 클래딩 모드 흡수기 또는 제거기("CMA" 또는 "CMS")로 공지되어 있다. 통상, CMS는 하나 이상의 수동 광섬유의 길이, 예컨대 보호 피복(18)이 벗겨진 전달 광섬유의 길이를 따라 제공되며, 석영, 즉 도파 클래딩(14)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지도록 구성된다.
공지된 CMS들의 구조적 제한들 중 일부는 고전력 클래드 광의 국부적인 제거를 가져오는 낮은 열 전도성을 포함한다. 공시된 실리콘 흡수기들은 통상 약 100 내지 400W 사이에서 변하는 전력을 가지는 클래딩 광을 분리시키도록 하며, 이러한 전력은 실리콘 및/또는 다른 광한 구성요소에 별로 위험하지 않는 것으로 간주된다. 이러한 전력 범위 공차는 약 400W보다 높은 전력의 국부적인 제거가 CMS를 CMS 또는 다른 광학 구성요소들을 쉽게 손상시킬 수 있는 온도로 가열할 수 있는 현대 다중-kW 고전력 광섬유 시스템에 대하여는 불충분하다.
또한, MM 광은 높은 개구수("NA") 광 및 낮은 NA 광 모두를 포함할 수 있다. 높은 NA 광은 상대적으로 큰 각으로 전파하여 쉽게 흡수될 수 있다. 그러나, 45° 이하의 각으로 전파하는 낮은 NA 광은 거의 흡수되지 않으며, 따라서 대부분 흡수되지 않은 채로 전파를 계속한다. 시스템 출력에 이르면, 흡수되지 않은 MM 광은 출력 신호 광의 품질을 상당히 악화시킨다.
따라서 고전력 광섬유 시스템과 결합하여 사용되며, 도파 클래딩으로부터 MM 클래드 광의 분리를 최대화하도록 구성된 고전력 CMS에 대한 요구가 존재한다.
CMS의 전체 길이를 따라 클래드 광의 실질적으로 균일하게 분산된 흡수를 제공하도록 구성된 CMS에 대한 요구 또한 존재한다.
게다가, 고온 저항 구조를 가지는 고전력 CMS에 대한 요구도 존재한다.
이러한 그리고 다른 요구들은 개시된 클래드 모드 제거기("CMS")에 의해 만족된다. CMS는 제거된 클래드 광의 최대 소비 광 전력에 도달하는 온도가 소정 안전 레벨을 초과하지 않도록 최적화된 길이를 가진다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 실리콘계 CMS는 그 CMS의 길이에 따라 도파 클래딩으로부터의 MM 광 제거의 실질적으로 균일한 분산이 달성되는 길이로 구성된다. 개시된 CMS의 그러한 최적화된 구조의 실현은 산화알루미늄("Al2O3") 입자들을 실리콘계 호스트 재료에 함침(impregnating)시키는 것을 포함한다.
호스트 재료는 내부 클래딩의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지며, 따라서 도파 클래딩에 MM 광을 가둔다. 그러나, 입자들이 호스트 재료 체적 내에 분산되어 안내된 MM 광과 주기적으로 접촉하며 MM 광을 점진적으로 산란시킨다. 산란된 MM 광은 호스트 재료 내에서 수많은 방향을 따라 전파한다. 따라서, 클래드 광이 입자를 만날 때마다, 산란된 MM 광의 일부가 호스트 재료에 남아있게 된다. 그러나, 호스트 재료 내에 남아있는 이러한 광의 일부의 최대 소비 광 전력은 호스트 재료가 가열되는 온도가 호스트 재료를 손상시키는 것으로 공지된 기결정된 임계 온도보다 항상 낮게 한다. CMS가 임계점을 초과하지 않은 온도로 가열되면서 CMS의 길이에 따른 MM 광 제거의 분산이 실질적으로 균일한 CMS의 최적 길이를 제공하도록 입자의 소정 농도가 선택된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, CMS는 광섬유의 테이퍼진 과도 영역을 따라 적어도 부분적으로 구성된다. 입자의 농도 및 과도 영역의 테이퍼 각도는 높은 개구수("NA") 모드 및 낮은 NA 모드 모두가 최적화된 크기의 CMS를 따라 도파관 클래딩으로부터 실질적으로 완전히 그리고 균일하게 제거되도록 선택된다. CMS의 최적 길이를 따라 산란된 광의 최대 소비 광 전력은 임계 온도보다 낮은 온도로 호스트 재료를 가열한다.
본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.
개시된 CMS의 상술한 그리고 다른 특징 및 이점들은 이하의 도면으로 좀 더 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 CMS가 제공된 종래 광섬유 구성의 단면도이다.
도 2는 개시된 클래드 모드 흡수기("CMS")가 제공된 고전력 광섬유 레이저 시스템("HPFLS")의 개략도이다.
도 3은 개시된 CMS의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 태양들 중 하나에 따라 개시된 광섬유의 개략도이다.
도 5는 도 3의 개시된 CMS가 제공된 도 4의 광섬유의 개략도이다.
도 6은 개시된 CMS를 포함하는 흡수기들의 조합이 제공된 광섬유의 개략도이다.
개시된 모드 클래드 흡수기 및 그 흡수기를 포함하는 고전력 광섬유 레이저 시스템에 대한 참조가 이제부터 상세히 이루어질 것이다. 가능하다면, 도면 및 상세한 설명에서 동일하거나 유사한 부품 또는 단계들을 언급하기 위하여 동일한 또는 유사한 참조번호가 사용된다. 도면은 간략화된 형태이며 정확한 크기와는 거리가 있다. 편의성 및 명확성을 위하여, 방향성 용어는 도면들의 평면에 대하여 사용될 수 있으며, 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 특별히 언급하지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위의 용어 및 구문들은 광섬유 레이저 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 일반적이고 관습적인 의미를 주는 것으로 의도된다. 개시된 광섬유 시스템은 SM 시스템 또는 MM 시스템으로 구성될 수 있으며, 펄스파 설계 및/또는 연속파 설계에서 독장한다.
도 2는 고전력 광섬유 레이저 시스템(100)의 개략도를 나타내며, 예컨대, 고전력 광섬유 레이저 시스템(100)은 마스터 발진기(125), 전력 증폭기(150) 및 적어도 하나의 펌프(175)를 구비한 마스터 발진기 전력 증폭기("MOPA")로 구성된다. 펌프(175)는 펌프 광을 방출하고, 이 펌프 광은 고전력 레벨에서 증폭기(150)의 하류에서 단일 모드("SM") 또는 다중 모드("MM")로 방사될 수 있는 순-전파 신호 광의 방향과 반대 방향으로 증폭기(150)에 결합된다. 물론, 시스템(100)은 단일 장치 및 다중 광섬유 장치들 사이에서 변하는 임의 수의 발진기 및/또는 증폭기를 가지는 다양한 구성을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 증폭기(150) 또는 발진기(125)인지 여부에 관계없이 통상의 게인 블럭은 희토류 이온으로 도핑된 능동 광섬유(13) 및 능동 광섬유(13)의 양 단에 연결된 두 개의 수동 광섬유들로 구성된다. 예컨대, 증폭기(150)는 전달 수동 광섬유(18)를 통하여 레이저 처리된 표면으로 시스템(100)을 따라 안내되는 신호 광을 증폭한다. 클래드 모드 제거기("CMS")(20)는 시스템(100)의 임의의 편한 부분에 제공될 수 있다. 예컨대, 클래드 모드 제거기("CMS")(20)는 수동 광섬유(18)를 따라 제공될 수 있다. 광섬유(18)의 대안으로 또는 광섬유(18)에 추가하여, CMS(20)는 시스템의 게인 블럭들 사이에 결합된 수동 광섬유(21)를 따라 제공될 수 있으며, 펌프(175)로부터 광섬유(21)의 도파 클래딩에서 흡수되지 않은 펌프 광을 "청소(cleaning)" 한다.
도 3은 둘레 영역에 CMS(20)를 가지는 수동 광섬유(21)의 단면을 도시한다. 광섬유(21)는 동심으로 구성된 코어(23), 내부 도파 클래딩(25) 및 보호 피복을 포함한다. 레이저 기술분야에서 통상의지식을 가진 자에게 공지된 바와 같이, CMS(20)를 위한 체적을 제공하기 위하여 피복의 일부가 제거된다. 선택적으로 광섬유(21)는 여기에 도시되지는 않았지만, 반사 클래딩을 가질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, CMS(20)는 클래딩(25)을 둘러싸며 클래딩의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 탄성 호스트 재료(31)를 포함한다. 그러나, 가령 실리콘 겔과 같은 실리콘 호스트 재료(31)는 클래딩(25)과 호스트 재료(31) 사이의경계를 포함하는 호스트 재료(31)의 채적 내에 분산된 산화알루미늄(Al2O3)의 입자들/확산체들/첨가물들과 같은 복수의 첨가물(33)를 포함할 수 있다. 이러한 첨가물(33)은 광을 흡수하지는 않으나, 광을 산란시킨다. 산란은 통상 무지향성을 가지며, 이는 광과 입자들(33) 사이의 접촉점들에서 호스트 재료(31) 내에 일부 광을 남겨둔다.
입자들(33)의 농도 및 분산은 흡수기(20)의 길이를 따라 클래딩(25)으로부터 MM 광의 실질적으로 균일한 제거를 제공하도록 선택된다. 따라서, 길이는 흡수기 및 시스템(100)의 다른 광학 구성요소들을 손상시키는 것으로 공지된 기결정된 열 임계점 아래의 온도로 CMS를 가열하는 최대 소비 광 전력에서 MM광의 실질적으로 균일한 제거가 일어나도록 결정된다.
일반적으로, 입자들이 MM 광의 파장보다 작은 크기로 감소된다면, 입자들(33)의 크기는 CMS(20)의 굴절률에 영향을 줄 수 있다. CMS(20)의 굴절률이 변하면, 즉 클래딩(25)의 굴절률보다 높게 증가하면, MM 클래드 광의 산란은 단일 방향이 될 수 있다.
도 4는 다중 클래드 모드 전파의 서로 다른 각들과 관련된 본 발명의 다른 측면을 도시한다. 공지된 바와 같이, 광섬유(25)의 클래딩을 따라 전파하는 MM 광은 상대적으로 큰 개구수("NA")를 갖는 모드들과 상대적으로 작은 NA를 갖는 모드들을 가질 수 있다. 광이 영역 34와 같이 균일한 단면을 가지는 광섬유를 따라 전파할 때, 반사각(α1)은 일정하게 유지된다. 큰 NA 모드들은 기본적으로 광 경로의 초기 부분을 따라 광섬유의 외주면과 쉽게 접촉할 수 있으며, 쉽게 제거될 수 있다. 그러나, 낮은 NA 모드들은 영역 34를 따라 외주면과 전혀 접촉하지 않을 수 있다.
본 발명의 이 측면에 따르면, 광섬유는 테이퍼진 과도 영역(32)을 가지고 구성된다. 도시된 바와 같이, 광이 테이퍼진 과도 영역(32)의 표면과 만나면, 광은 과도 영역을 통하여 광이 전파하는 길이만큼 점진적으로 증가하는 각(α)으로 산란한다. 다시 말해, 각은 α1<α2<α3<α4<α5 등이 된다.
도 4 외에 도 5를 참조하면, 테이퍼진 영역(32)은 테이퍼 각(β)으로 구성되며, 테이퍼 각(β)은 CMS(20)의 주어진 호스트 재료에 대한 열 임계점보다 낮은 최대 소비 전력에서 바람직하지 않은 MM 광이 실질적으로 균일하게 제거되는 최적 길이를 CMS(20)에 제공하도록 선택된다. 다시 말해, 높은 NA 광은 광 경로의 상류 초기 부분을 따라 광섬유로부터 제거되는 반면 낮은 NA 광은 테이퍼진 영역(32)을 통하여 확장된 광 경로의 하류 부분을 따라 제거될 때까지 점진적으로 더 높은 NA들로 원뿔에 의해 계속적으로 변환됨에도 불구하고, CMA를 따른 열 부하는 평탄(smooth)하다.
도 5를 자세히 참조하면, 수동 광섬유(21)의 바람직한 구성 중 하나는 각각 균일하고 상대적으로 작은 직경을 가지는 대향 단부 영역들(22 및 22')을 포함한다. 단부 영역은 시스템(100)의 내부 요구사항에 따라 균일하게 구성되거나 그렇지 않을 수 있다. 광섬유(21)는 두 개의 테이퍼진 또는 과도 영역(32 및 32') 및 단부 영역보다 큰 직경을 가지는 중심 영역(34)을 더 가지도록 구성된다. 일반적으로, 도 5의 광섬유(21)의 단면은 길이방향 축(A-A')을 따라 취해진 쌍둥이 병목 형상 길이방향 단면으로 불린다.
CMS(20)는 단부 영역(22)과 중심 영역(34) 사이에 제공될 수 있으며, 이 영역들 내에서 종결될 수 있다. 예컨대, 코팅(38) 가장자리가 타는 것을 최소화하기 위하여, 예컨대, 중심 영역(34)의 약 20cm 및 전체 테이퍼진 영역(32)을 따라 코팅(38)의 일부가 제거된다. 다음으로, 그에 의하여 제공된 개구가 예컨대, 약 60%까지의 첨가물(33)을 포함하는 화합물 덩어리로 채워진다. 그 후, CMA(20)가 ~50cm의 굽힙 직경을 가지는 게인 블럭의 하우징 내에 위치될 수 있다. 그렇게 구성된 CMS는 120℃가 넘는 온도에서도 안전하게 동작하는 것으로 테스트되었다. CMS(20)의 위치는 변할 수 있으며, 실질적으로 과도 영역(32)만을 포함할 수 있다.
상술한 것에 기초하여, 소비 광 전력의 최대 레벨은 CMA의 길이에 의존한다. 실리콘 재료 내 입자들/확산제들의 농도 및 테이퍼진 영역의 테이퍼 각은 호스트 재료가 최대 소비 전력 레벨에서 안전한 온도로 가열되도록 선택된다. 두 파라미터-확산제 농도 및 과도 영역의 테이퍼 각-를 변경시키는 것은 최대 가능 전력 레벨에서 높은 개구 및 낮은 개구 모두를 포함하는 바람직하지 않은 다중 클래드 모드의 실질적으로 균일한 제거 및 순차적인 방출을 허용한다.
도 6을 참조하면, 광섬유(21)에는 두 개 이상의 CMS(20, 46)가 각각 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이, 광섬유(21)는 코어, 적어도 하나의 또는 다중 클래딩(25) 및 보호 피복(30)을 포함한다. CMS(46)는 실질적으로 국부화된 방출을 가지는 종래 실리콘 흡수기일 수 있다. 흡수기(46) 및 다른 광학 구성요소들을 보호하기 위하여, 소비 전력은 열 임계점보다 높은 온도를 발생시켜서는 안된다. 따라서, 안전하고 효율적인 방식으로 전체 MM 광의 일부만을 남겨두고 MM 클래드 광의 대부분을 제거하도록 동작하는 개시된 흡수기(20)를 구비하는 광섬유를 구성할 수 있으며, 그 일부는 CMS(20)의 하류에서 소정의 상대적으로 낮은 온도에서 흡수기(46)에 의해 효과적으로 제거된다.
본원 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 개시된 구조의 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 상술한 설명에 포함된 모든 요소들은 오직 설명을 위한 것으로 해석되어야 하며, 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의해 정의되는 것으로 의도된다.

Claims (29)

  1. 고전력 광섬유 레이저 시스템을 위한 클래드 모드 제거기("CMS") 유닛으로서,
    코어, 상기 코어를 둘러싼 적어도 하나의 도파 클래딩, 및 클래딩 상에 코팅되고 클래딩 면에서 종결되는 개구를 형성하는 불연속면을 가지는 고분자 피복으로 구성된 수동 광섬유; 및
    클래딩의 노출된 부분을 커버하도록 상기 개구를 채우는 클래드 모드 제거기("CMS")를 포함하며,
    상기 CMS는 CMS가 손상되는 열 임계점보다 낮은 온도로 CMS를 가열하는 최대 소비 광 전력에서 CMS의 전체 길이를 따라 클래딩으로부터의 MM 광의 실질적으로 균일한 제거를 제공하도록 구성되는, CMS 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CMS는 클래딩의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 호스트 재료 및 상기 호스트 재료에 함침되어 CMS에 입사되는 MM 광의 제거가 CMS의 전체 길이를 따라 실질적으로 균일하게 분산되도록 MM 광을 산란시키는 복수의 확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 확산제는 최대 소비 전력으로 전체 길이를 따라 클래딩으로부터 균일한 MM 광 제거를 제공하도록 최적의 크기를 갖는 길이를 CMS에 제공하도록 선택된 농도로 함침되는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트 재료는 실리콘을 포함하며, 상기 확산제는 산화알루미늄 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 수동 광섬유는 인접하는 균일한 크기의 중심 영역과 테이퍼진 영역들을 가지며, 상기 테이퍼진 영역은 CMS와 적어도 부분적으로 함께 연장되고, 상기 테이퍼진 영역은 MM 광의 제거가 최대 소비 전력으로 길이에 따라 실질적으로 균일하게 분산되는 최적의 크기가 되는 전체 길이를 가지는 CMS를 제공하도록 선택된 테이퍼 각을 가지는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수동 광섬유는 하나의 테이퍼진 영역과 인접하는 제 1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 더 구비하며, 다른 테이퍼진 영역은 제 2 단부 영역과 중심 영역을 연결하고, CMS는 균일한 크기의 중심 영역과 제 1 단부 영역 사이에 연장되는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 단부 영역 및 제 2 단부 영역은 각각 중심 영역의 단면보다 작은 단면을 가지며, 상기 제 1 단부 영역 및 제 2 단부 영역은 균일한 구성 또는 다른 구성을 가지고, 상기 테이퍼진 영역은 균일하거나 불균일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나의 테이퍼진 영역은 다른 테이퍼진 영역보다 긴 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 테이퍼 각은 CMS가 MM 광의 낮은 개구수 모드들을 제거하게 동작하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 CMS 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 CMS 하류에 위치되며 CMS에 의해 제거되지 않는 MM 광의 나머지 부분을 국부적으로 제거하도록 동작하는 흡수기를 더 포함하는 CMS 유닛.
  11. 각각 코어, 상기 코어를 둘러싸고 바람직하지 않은 다중모드("MM") 광을 안내할 수 있는 적어도 하나의 클래딩, 및 상기 클래딩 상의 고분자 피복으로 구성된 복수의 수동 광섬유를 가지는 광섬유 레이저 시스템을 위한 클래드 모드 흡수기 유닛을 제조하는 방법에 있어서,
    소정 위치에서 피복의 일부를 제거하여 클래딩의 일부가 노출되도록 피복에 개구를 형성하는 단계; 및
    상기 개구 내의 클래딩에 적용되면 CMS가 손상되는 열 임계점보다 낮은 최대 소비 광 전력에서 CMS의 최적 길이를 따라 MM을 실질적으로 균일하게 제거하게 동작하도록 크기가 결정된 최적 길이를 가지는 클래드 모드 제거기("CMS")를 구성하는 단계를 포함하는, 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 CMS를 구성하는 단계는,
    클래딩의 굴절률보다 낮은 귤절률을 가지는 호스트 재료를 제공하는 단계;
    상기 호스트 재료에 광 산란 확산제를 함침하는 단계; 및
    확산제가 최대 소비 광 전력에서 MM 광을 실질적으로 균일하게 산란시키는 최적 길이를 가지는 CMS를 제공하도록 확산제의 농도를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 호스트 재료는 실리콘을 포함하며 상기 산란 확산제는 Al2O3 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 수동 광섬유를 제공하는 단계는 균일하게 구성된 중심 영역 및 중심 영역의 일단부로부터 소정 테이퍼 각으로 적어도 하나의 테이퍼진 영역을 가지는 코어 및 클래딩을 인출하는 단계를 포함하며, 상기 소정 테이퍼 각은 최적 길이를 가지는 CMS를 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 테이퍼 각은 낮은 개구수("LNA") 모드들이 클래딩으로부터 제거되는 소정 각으로 MM 광의 LNA 모드들의 각을 증가시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 수동 광섬유를 제공하는 단계는, 하나의 테이퍼진 영역에 인접하는 제 1 단부 영역과 제 1 단부 영역으로부터 이격된 제 2 단부 영역을 구비한 코어 및 클래딩을 인출하는 단계를 포함하며, 다른 테이퍼진 영역은 제 2 단부 영역과 중심 영역을 연결하고, 각 단부 영역은 중심 영역의 단면보다 작은 실질적으로 균일한 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    보호 피복은 중심 영역과 제 1 단부 영역 사이에서 제거되어 CMS가 하나의 테이퍼진 영역을 따라 그것의 전체 길이 또는 일부 위를 연장하도록 하는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 흡수기 유닛 제조방법.
  18. 고전력 방사선을 방출하도록 동작하는 적어도 하나의 게인 블럭;
    코어, 상기 코어를 둘러싸며 다중모드("MM") 광을 안내하도록 구성된 적어도 하나의 클래딩 및 상기 클래딩 상의 피복을 구비하며, 게인 블럭에 광학적으로 결합된 복수의 수동 광섬유; 및
    클래드 모드 제거기("CMS")를 포함하며,
    수동 광섬유 중 적어도 하나는 클래딩을 노출하도록 피복의 일부가 제거되고,
    CMS는 노출된 클래딩에 적용되어 CMS가 손상되는 열 임계점보다 낮은 온도로 CMS를 가열하는 최대 소비 광 전력에서 CMS의 전체 길이를 따라 클래딩으로부터 MM 광의 실질적으로 균일한 제거를 제공하도록 구성되는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  19. 제 20 항에 있어서,
    추가 게인 블럭 및 신호 광의 전파 방향과 반대 방향으로 하나의 게인 블럭을 펌핑하도록 구성된 적어도 하나의 펌프를 더 포함하며,
    게인 블럭들은 MOPA 구성을 형성하고, 적어도 하나의 게인 블럭은 SM 전력 증폭기로 구성되며, 추가 게인 블럭은 SM 마스터 발진기를 포함하고, CMS를 가지고 구성된 수동 광섬유는 하나의 게인 블럭 및 추가 게인 블럭 사이의 광선유 또는 전달 광섬유인 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    게인 블럭은 펄스 고전력 방사선 또는 연속 고전력 방사선을 방출하도록 동작하며, 방사선은 단일 모드 또는 다중 모드로 방출되는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    CMS는 MM의 제거가 CMS의 전체 길이를 따라 실질적으로 균일하게 분산되도록 CMS 상에 입사된 MM 광을 산란시키기 위하여 클래딩의 굴절률보다 낮은 귤절률을 가지는 호스트 재료 및 호스트 재료에 함침되는 복수의 확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 확산제는 최대 소비 전력으로 길이를 따라 클래딩으로부터의 균일한 MM 광 제거를 제공하는데 최적화된 크기를 갖는 전체 길이를 가지는 CMS를 제공하도록 선택된 농도로 함침되는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 호스트 재료는 실리콘을 포함하고, 상기 확산제는 산화알루미늄 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 확산제 각각은 호스트 재료에 MM 광의 실질적으로 일방향의 산란을 제공하도록 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 수동 광섬유는 인접하는 균일한 크기의 중심 영역과 테이퍼진 영역들을 포함하며, 테이퍼진 영역은 CMS와 적어도 부분적으로 함계 연장되며, 또한 MM 광의 제거가 최대 소비 전력으로 길이를 따라 실질적으로 균일하게 분산되도록 최적화된 크기의 전체 길이를 가지는 CMS를 제공하도록 선택된 테이퍼 각을 가지는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 수동 광섬유는 하나의 테이퍼진 영역과 인접하는 제 1 단부 영역 및 제 2 단부 영역을 포함하며, 다른 테이퍼진 영역은 제 2 단부 영역과 중심 영역을 연결하고, 상기 CMS는 균일한 크기의 제 1 단부 영역들 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    제 1 단부 영역 및 제 2 단부 영역은 각각 중심 영역의 단면보다 작은 단면을 가지고, 제 1 단부 영역 및 제2 단부 영역은 균일한 구성 또는 다른 구성을 가지며, 테이퍼진 영역은 균일하거나 불균일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 하나의 테이퍼진 영역은 다른 테이퍼진 영역보다 긴 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
  29. 제 25 항에 있어서,
    테이퍼 각은 CMS가 MM 광의 낮은 개구수 모드들을 제거하도록 동작하게 선택되는 것을 특징으로 하는 고전력 광섬유 레이저 시스템.
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