WO2016128058A1 - Lichtwellenleiter als verstärkerfaser für den hochleistungsbetrieb - Google Patents

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WO2016128058A1
WO2016128058A1 PCT/EP2015/052987 EP2015052987W WO2016128058A1 WO 2016128058 A1 WO2016128058 A1 WO 2016128058A1 EP 2015052987 W EP2015052987 W EP 2015052987W WO 2016128058 A1 WO2016128058 A1 WO 2016128058A1
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laser
optical waveguide
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rare earth
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Hans Jürgen OTTO
César JAUREGUI MISAS
Jens Limpert
Andreas TÜNNERMANN
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Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V:
Friedrich-Schiller-Universität
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    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre

Definitions

  • the invention relates to an optical waveguide as a laser medium or amplifier medium for high-power operation, wherein the optical waveguide is an optical fiber whose light-guiding core is at least partially doped with rare earth ions.
  • the invention relates to the use of an optical waveguide as a laser or amplifier medium for high-power operation, wherein the optical waveguide is an optical fiber whose light-guiding core is at least partially doped with rare earth ions.
  • the invention relates to a laser / amplifier combination with a laser, an amplifier fiber and a pump light source, wherein the pump light source optically pumps the amplifier fiber and wherein the amplifier fiber amplifies the propagating therein radiation of the laser, wherein the laser beam leading core of the amplifier fiber at least partially doped with rare earth ions.
  • a light signal propagating through the optical fiber becomes unstable from a threshold of the power of the light signal, and energy is transmitted from a fundamental mode to higher order modes.
  • Optical fibers should therefore be designed so that non-linear effects and interactions with the fiber material are reduced. Most simply and effectively, non-linear effects are reduced by increasing the diameter of the core. This reduces the intensity of the light in the core and increases the absorption of pump light. Due to the improved absorption of the pump light, the optical fiber can be shortened and thus non-linear effects can be further reduced.
  • the high thermal load in high power operation can lead to mode instability.
  • the output signal of the optical waveguide or a fiber laser realized with it becomes unstable as soon as a power threshold is exceeded.
  • energy is transferred from a fundamental mode to higher order modes.
  • the originally stable Gaussian beam profile of the propagating in the optical waveguide radiation begins to change and the beam profile fluctuates in time due to a time-varying superposition of the fundamental mode with one or more modes of higher order. The timing of these fluctuations can deterministic or, depending on the power of the propagating radiation, also random or chaotic.
  • the cause of the mode instability is considered to be thermo-optic effects, namely temperature-induced local changes in the refractive index of the material of the optical waveguide which are caused by mode interference, i. by interference of the different modes propagating in the optical waveguide (see Jauregui et al., Opt. Express 19, 201 1, pages 3258 to 3271).
  • the invention has for its object to provide an optical waveguide as a laser or amplifier medium and a laser / amplifier combination realized therewith, in which the output signal of the amplifier fiber is better stabilized.
  • the invention solves the problem starting from an optical waveguide of the type mentioned in that the maximum small signal amplification of the optical waveguide due to the concentration of rare earth ions and / or their distribution in the light-conducting core up to 60 dB, preferably up to 50 dB, more preferably up to 40 dB, even more preferably up to 30 dB.
  • the invention is based on the recognition that there is a close link between the maximum small signal amplification of the optical waveguide and the power threshold, from which mode instability occurs.
  • Maximum maximum signal amplification of the optical waveguide in the sense of the invention means the maximum possible amplification of a laser radiation propagating in the optical waveguide, the intensity of which is so low that no gain saturation occurs. This maximum possible gain is achieved when the optical fiber is completely inverted, ie when all doping centers are at the upper laser level.
  • the performance threshold above which mode instability occurs can be significantly increased according to the invention by lengthening the optical waveguide, at the same time keeping the small signal gain constant (or even reducing it compared to optical waveguides conventionally used as amplifier fiber).
  • the reduction according to the invention of the maximum small signal amplification to less than 60 dB, preferably even to less than 30 dB, runs counter to the manner in which fiber laser systems are typically designed. Typically, a much higher small signal gain of the amplifier fiber is used.
  • the power amplification stage is usually operated completely saturated.
  • the corresponding amplification factors are therefore a few orders of magnitude below the small-signal amplification of the optical waveguide.
  • the finding of the invention is that this so-called unused amplification ensures the occurrence of mode instability with comparatively low power of the amplified radiation.
  • the reduction of the small signal gain according to the invention can be achieved by suitable choice of doping, i. the concentration of the rare earth ions are effected in the material of the optical waveguide. It is likewise possible to select the geometric distribution of the rare earth ions within the light-guiding core region of the optical waveguide so that the overlap of the propagating radiation modes with the doped core regions results in the desired small-signal amplification. Both variants can also be combined with each other.
  • further measures may be added to further increase the performance threshold beyond which mode instability occurs.
  • the wavelength of the to be amplified Radiation outside preferably below that wavelength at which the wavelength-dependent gain of the amplifier fiber is maximum.
  • the wavelength of the light of a pumping light source, with which the amplifier fiber is optically pumped be selected so that the wavelength of the pumping light outside, preferably above that wavelength at which the absorption of the amplifier fiber is maximum.
  • the problems associated with mode instability occur in high power operation, as explained above. at particularly high power of the amplified laser radiation. This applies in particular to the power range above an average power of 100 W.
  • the invention makes it possible to realize laser / amplifier combinations in which the average power of the amplified laser radiation is 10 kW or even more, without mode instability occurring.
  • the invention relates to the use of a rare earth ion doped optical waveguide as amplifier fiber for high power operation (ie more than 100 W average power, preferably more than 500 W), wherein due to the doping of the optical waveguide, the small signal gain less than 60 dB, possibly even less than 30 dB.
  • FIG. 1 is a schematic view of a laser / amplifier combination according to the invention
  • the laser / amplifier combination shown in Figure 1 comprises a laser 1, preferably in the form of a fiber laser, the laser radiation at generated low intensity and outputs via a coupling to an optical fiber 2.
  • the laser 1 may be a continuous wave laser or a pulsed laser.
  • the radiation generated by the laser 1 propagates - possibly after passing through one or more preamplifier stages (not shown) - in an amplifier fiber 3 and is amplified therein to the desired power.
  • the laser beam leading core of the amplifier fiber 3 is doped with rare earth ions.
  • the amplifier fiber 3 is optically pumped by means of a pump light source 4.
  • the light of the pump light source 4 is coupled via a coupler 5 in the amplifier fiber 3 in a conventional manner.
  • the pumping light then propagates together with the laser radiation to be amplified in the amplifier fiber 3.
  • the average power of the laser radiation at the output 6 of the amplifier fiber is more than 100 W, possibly even 10 kW or more.
  • the maximum small signal amplification of the amplifier fiber 3 is less than 60 dB, possibly even less than 30 dB, by suitable choice of the concentration of the rare earth ions and / or by suitable geometric distribution in the core guiding the laser radiation.
  • the graph of Figure 2 illustrates the dependence of the power threshold above which mode instability occurs, the small signal gain of the amplifier fiber, and the length of the amplifier fiber.
  • the diagram shows the power threshold P (in watts) at which the mode instability occurs, as a function of the fiber length (in meters).
  • the solid curve labeled 7 shows the behavior of a conventional amplifier fiber. With a length of the amplifier fiber of 15 m, mode instability occurs from a power of the amplified radiation of 3 kW. At lower small signal gain, the power threshold P is significantly increased.
  • Curve 8 shows the behavior of an amplifier fiber whose small signal gain is only 35 dB (here at a wavelength of 1030 nm). With a fiber length of 15 m mode instability occurs only from about 9 kW.
  • Curve 9 shows the behavior of a fiber whose small signal gain is as low as 22 dB (at 1010 nm). At 15 m length of the amplifier fiber, the power threshold P is already 13 kW. All this shows that, according to the invention, stable operation (without mode instability) is achieved by using an optical waveguide as amplifier fiber for the high power operation, wherein the maximum small signal gain of the optical fiber is reduced to less than 60 dB, preferably within the range of 30 dB or less can.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter (3) als Lasermedium oder Verstärkermedium für den Hochleistungsbetrieb, wobei der Lichtwellenleiter (3) eine optische Faser ist, deren Licht führender Kern zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist. Aufgabe der Erfindung ist, einen Lichtwellenleiter als Laser- oder Verstärkermedium sowie eine damit realisierte Laser/Verstärker- Kombination bereit zu stellen, bei der das Ausgangsignal des Laser- oder Verstärkermediums besser stabilisiert ist. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass die maximale Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters (1) aufgrund der Konzentration der Seltenerdionen und/oder deren Verteilung in dem Licht führenden Kern bis zu 60 d B, vorzugsweise bis zu 50 d B, weiter bevorzugt bis zu 40 d B, besonders bevorzugt bis zu 30 d B beträgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Lichtwellenleiters als Verstärkerfaser (3) in einer Laser/Verstärker-Kombination.

Description

Lichtwellenleiter als Verstärkerfaser für den Hochleistunasbetrieb Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter als Lasermedium oder Verstärkermedium für den Hochleistungsbetrieb, wobei der Lichtwellenleiter eine optische Faser ist, deren Licht führender Kern zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines Lichtwellenleiters als Laser- oder Verstärkermedium für den Hochleistungsbetrieb, wobei der Lichtwellenleiter eine optische Faser ist, deren Licht führender Kern zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Laser/Verstärker-Kombination mit einem Laser, einer Verstärkerfaser und einer Pumplichtquelle, wobei die Pumplichtquelle die Verstärkerfaser optisch pumpt und wobei die Verstärkerfaser die in ihr propagierende Strahlung des Lasers verstärkt, wobei der die Laserstrahlung führende Kern der Verstärkerfaser zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist.
Bei Modeninstabilität wird ein durch den Lichtwellenleiter propagierendes Lichtsignal ab einer Schwelle der Leistung des Lichtsignals instabil, und Energie wird von einer Grundmode in Moden höherer Ordnung übertragen.
Die Weiterentwicklung von Faserlasern in jüngster Zeit hat dazu geführt, dass mit Seltenerdionen dotierte Lichtwellenleiter oder optische Fasern als aktives Medium ein zuverlässiges Konzept als Verstärker für beispielsweise Hochleistungslaser liefern. Die Entwicklung von Niedrigleistungslasern zu Hochleistungslasern für industrielle Anwendungen basiert auf der Fähigkeit von Lichtwellenleitern, hohe Leistung handhaben zu können. Das sehr gute Verhältnis von Oberfläche zu aktivem Volumen erlaubt es, Wärme effizient abzuführen. Dies ist eine hervorragende Voraussetzung für einen Hochleistungsbetrieb.
Allerdings führen Bedingungen im Lichtwellenleiter zu anderen Problemen. So führt beispielsweise die Einschränkung des Lichtsignals auf den Kern des Lichtwellenleiters zu hoher Lichtintensität und zu Wechselwirkungen zwischen dem Material des Lichtwellenleiters und dem Lichtsignal. Dabei entstehen insbesondere auch schwer zu kontrollierende nicht-lineare Effekte. Damit wird die Signalqualität stark beeinträchtigt.
Lichtwellenleiter sollten demnach derart ausgelegt werden, dass nicht-lineare Effekte und Wechselwirkungen mit dem Fasermaterial reduziert werden. Am einfachsten und effektivsten werden nicht-lineare Effekte durch ein Vergrößern des Durchmessers des Kerns reduziert. Dadurch wird zum einen die Intensität des Lichts im Kern reduziert und zum anderen kann die Absorption von Pumplicht erhöht werden. Aufgrund der verbesserten Absorption des Pumplichts kann der Lichtwellenleiter verkürzt werden und damit können nicht-lineare Effekte weiter reduziert werden.
Bei einem großen Kerndurchmesser des Lichtwellenleiters ist es allerdings schwierig, einen Einmoden-Betrieb oder auch einen Betrieb mit nur wenigen Moden umzusetzen, insbesondere im Hochleistungsbetrieb. Es hat sich gezeigt, dass die hohe thermische Belastung im Hochleistungsbetrieb zu Modeninstabilität führen kann. Dabei wird das Ausgangsignal des Lichtwellenleiters oder eines damit realisierten Faserlasers instabil, sobald eine Leistungsschwelle überschritten wird. Hierbei wird Energie von einer Grundmode in Moden höherer Ordnung übertragen. Das z.B. ursprünglich stabil Gauß-förmige Strahlprofil der im Lichtwellenleiter propagierenden Strahlung beginnt sich zu verändern und das Strahlprofil fluktuiert zeitlich aufgrund einer zeitlich veränderlichen Überlagerung der Grundmode mit einer oder mehreren Moden höherer Ordnung. Das Zeitverhalten dieser Fluktuationen kann deterministisch oder, je nach Leistung der propagierenden Strahlung, auch zufällig oder chaotisch sein.
Als Ursache für die Modeninstabilität werden thermooptische Effekte, nämlich temperaturinduzierte lokale Veränderungen des Brechungsindex des Materials des Lichtwellenleiters angesehen, welche durch Modeninterferenz, d.h. durch Interferenz der unterschiedlichen im Lichtwellenleiter propagierenden Moden, verursacht werden (siehe Jauregui et al., Opt. Express 19, 201 1 , Seiten 3258 bis 3271 ).
Modeninstabilität in Lichtwellenleitern bei hohen Leistungen bleibt bis heute ein weitgehend ungelöstes Problem.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lichtwellenleiter als Laser- oder Verstärkermedium sowie eine damit realisierte Laser/Verstärker-Kombination bereit zu stellen, bei der das Ausgangsignal der Verstärkerfaser besser stabilisiert ist. Die Erfindung löst die Aufgabe ausgehend von einem Lichtwellenleiter der eingangs genannten Art dadurch, dass die maximale Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters aufgrund der Konzentration der Seltenerdionen und/oder deren Verteilung in dem Licht führenden Kern bis zu 60 dB, vorzugsweise bis zu 50 dB, weiter bevorzugt bis zu 40 dB, noch weiter bevorzugt bis zu 30 dB beträgt.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine enge Verknüpfung zwischen der maximalen Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters und der Leistungsschwelle, ab der Modeninstabilität auftritt, besteht.
Unter maximaler Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters wird im Sinne der Erfindung die maximale mögliche Verstärkung einer in dem Lichtwellenleiter propagierenden Laserstrahlung verstanden, deren Intensität so gering ist, dass keinerlei Verstärkungssättigung eintritt. Diese maximale mögliche Verstärkung wird erreicht, wenn der Lichtwellenleiter komplett invertiert ist, d.h. wenn sich alle Dotierungszentren im oberen Laserniveau befinden.
Die Leistungsschwelle, ab der Modeninstabilität auftritt, kann erfindungsgemäß durch Verlängerung des Lichtwellenleiters, wobei gleichzeitig die Kleinsignalverstärkung konstant gehalten wird (oder sogar gegenüber herkömmlich als Verstärkerfaser eingesetzten Lichtwellenleitern reduziert wird), erheblich heraufgesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Reduktion der maximalen Kleinsignalverstärkung auf weniger als 60 dB, vorzugsweise sogar bis unter 30 dB läuft der Art und Weise, in der Faserlasersysteme typischerweise ausgelegt werden, zuwider. Typischerweise wird mit einer deutlich höheren Kleinsignalverstärkung der Verstärkerfaser gearbeitet.
In bekannten Laser/Verstärker-Kombinationen wird die Leistungs- verstärkungsstufe meist vollständig gesättigt betrieben. Die entsprechenden Verstärkungsfaktoren liegen daher um einige Größenordnungen unterhalb der Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters. Die Erkenntnis der Erfindung ist, dass diese gleichsam ungenutzte Verstärkung für den Eintritt von Modeninstabilität bei vergleichsweise geringer Leistung der verstärkten Strahlung sorgt. Die Reduktion der Kleinsignalverstärkung gemäß der Erfindung kann durch geeignete Wahl der Dotierung, d.h. der Konzentration der Seltenerdionen in dem Material des Lichtwellenleiters bewirkt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, die geometrische Verteilung der Seltenerdionen innerhalb des Licht führenden Kernbereichs des Lichtwellenleiters so zu wählen, dass die Überlappung der propagierenden Strahlungsmoden mit den dotierten Kernbereichen die gewünschte Kleinsignalverstärkung ergibt. Beide Varianten können auch miteinander kombiniert werden.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung können weitere Maßnahmen hinzukommen, um die Leistungsschwelle, ab der Modeninstabilität auftritt, weiter herauf zu setzen. So kann zum Beispiel die Wellenlänge der zu verstärkenden Strahlung außerhalb, vorzugsweise unterhalb derjenigen Wellenlänge liegen, bei der die wellenlängenabhängige Verstärkung der Verstärkerfaser maximal ist. Alternativ oder ergänzend kann die Wellenlänge des Lichtes einer Pumplichtquelle, mit der die Verstärkerfaser optisch gepumpt wird, so gewählt werden, dass die Wellenlänge des Pumplichts außerhalb, vorzugsweise oberhalb derjenigen Wellenlänge, bei der die Absorption der Verstärkerfaser maximal ist.
Die mit Modeninstabilität zusammenhängenden Probleme treten, wie oben erläutert, im Hochleistungsbetrieb, d.h. bei besonders hohen Leistungen der verstärkten Laserstrahlung auf. Dies betrifft insbesondere den Leistungsbereich oberhalb einer mittleren Leistung von 100 W. Es lassen sich durch die Erfindung Laser/Verstärker-Kombinationen realisieren, bei denen die mittlere Leistung der verstärkten Laserstrahlung 10 kW oder sogar mehr beträgt, ohne dass Modeninstabilität auftritt. Mit anderen Worten betrifft die Erfindung die Verwendung eines mit Seltenerdionen dotierten Lichtwellenleiters als Verstärkerfaser für den Hochleistungsbetrieb (d.h. mehr als 100 W mittlere Leistung, bevorzugt mehr als 500 W), wobei aufgrund der Dotierung des Lichtwellenleiters die Kleinsignalverstärkung weniger als 60 dB, gegebenenfalls sogar weniger als 30 dB beträgt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
Figur 1 schematisch Ansicht einer erfindungs- gemäßen Laser/Verstärkerkombination;
Figur 2 Diagramm zur Veranschaulichung der
Abhängigkeit der Modeninstabilität von der Verstärkung.
Die in der Figur 1 gezeigte Laser/Verstärker-Kombination umfasst einen Laser 1 , vorzugsweise in Form eines Faserlasers, der Laserstrahlung bei geringer Intensität erzeugt und über eine Ankopplung an eine optische Faser 2 ausgibt. Bei dem Laser 1 kann es sich um einen Dauerstrichlaser oder auch um einen Pulslaser handeln. Die von dem Laser 1 erzeugte Strahlung propagiert - ggf. nach Durchlaufen einer oder mehrerer Vorverstärkerstufen (nicht dargestellt) - in einer Verstärkerfaser 3 und wird darin bis auf die gewünschte Leistung verstärkt. Hierzu ist der die Laserstrahlung führende Kern der Verstärkerfaser 3 mit Seltenerdionen dotiert. Die Verstärkerfaser 3 wird mittels einer Pumplichtquelle 4 optisch gepumpt. Das Licht der Pumplichtquelle 4 wird über einen Koppler 5 in die Verstärkerfaser 3 in an sich bekannter Art und Weise eingekoppelt. Das Pumplicht propagiert dann gemeinsam mit der zu verstärkenden Laserstrahlung in der Verstärkerfaser 3. Die mittlere Leistung der Laserstrahlung am Ausgang 6 der Verstärkerfaser beträgt mehr als 100 W, gegebenenfalls sogar 10 kW oder mehr. Zur Vermeidung von Modeninstabilität beträgt die maximale Kleinsignalverstärkung der Verstärkerfaser 3 - durch geeignete Wahl der Konzentration der Seltenerdionen und/oder durch geeignete geometrische Verteilung in dem die Laserstrahlung führenden Kern - weniger als 60 dB, gegebenenfalls sogar weniger als 30 dB.
Das Diagramm der Figur 2 illustriert die Abhängigkeit der Leistungsschwelle, ab der Modeninstabilität auftritt, von der Kleinsignalverstärkung der Verstärkerfaser und von der Länge der Verstärkerfaser. In dem Diagramm ist die Leistungsschwelle P (in Watt), ab der Modeninstabilität auftritt, in Abhängigkeit von der Faserlänge (in Metern) dargestellt. Die mit 7 bezeichnete durchgezogene Kurve zeigt das Verhalten einer herkömmlichen Verstärkerfaser. Bei einer Länge der Verstärkerfaser von 15 m tritt Modeninstabilität ab einer Leistung der verstärkten Strahlung von 3 kW auf. Bei geringerer Kleinsignalverstärkung wird die Leistungsschwelle P deutlich heraufgesetzt. Die Kurve 8 zeigt das Verhalten einer Verstärkerfaser, deren Kleinsignalverstärkung nur 35 dB (hier bei einer Wellenlänge von 1030 nm) beträgt. Bei einer Faserlänge von 15 m tritt Modeninstabilität erst ab ca. 9 kW auf. Die Kurve 9 zeigt das Verhalten einer Faser, deren Kleinsignalverstärkung sogar nur 22 dB (bei 1010 nm) beträgt. Bei 15 m Länge der Verstärkerfaser liegt die Leistungsschwelle P bereits bei 13 kW. Dies alles zeigt, dass erfindungsgemäß durch Verwendung eines Lichtwellenleiters als Verstärkerfaser für den Hochleistungsbetrieb, wobei die maximale Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters auf weniger als 60 dB, bevorzugt in den Bereich von 30 dB oder darunter, reduziert ist, ein stabiler Betrieb (ohne Modeninstabilität) erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtwellenleiter (3) als Lasermedium oder Verstärkermedium für den Hochleistungsbetrieb, wobei der Lichtwellenleiter (3) eine optische Faser ist, deren Licht führender Kern zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die maximale Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters (1) aufgrund der Konzentration der Seltenerdionen und/oder deren Verteilung in dem Licht führenden Kern bis zu 60 dB, vorzugsweise bis zu 50 dB, weiter bevorzugt bis zu 40 dB, noch weiter bevorzugt bis zu 30 dB beträgt.
2. Laser/Verstärker-Kombination mit einem Laser (1), einer Verstärkerfaser (3) und einer Pumplichtquelle (4), wobei die Pumplichtquelle (4) die Verstärkerfaser (3) optisch pumpt und wobei die Verstärkerfaser (3) die in ihr propagierende Strahlung des Lasers (1) verstärkt, wobei der die Laserstrahlung führende Kern der Verstärkerfaser (3) zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die maximale Kleinsignalverstärkung der Verstärkerfaser (3) aufgrund der Konzentration der Seltenerdionen und/oder deren Verteilung in dem die Laserstrahlung führenden Kern bis zu 60 dB, vorzugsweise bis zu 50 dB, weiter bevorzugt bis zu 40 dB, noch weiter bevorzugt bis zu 30 dB beträgt.
3. Laser/Verstärker-Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Leistung der Laserstrahlung am Ausgang (6) der Verstärkerfaser (3) wenigstens 100 W, vorzugsweise wenigstens 500 W, weifer bevorzugt wenigstens 1 kW, besonders bevorzugt wenigstens 10 kW beträgt.
4. Laser/Verstärker-Kombination nach einem der Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der Laserstrahlung außerhalb, vorzugsweise unterhalb derjenigen Wellenlänge liegt, bei der die wellenlängenabhängige Verstärkung der Verstärkerfaser (3) maximal ist.
5. Laser/Verstärker-Kombination nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichtes der Pumplichtquelle (4) außerhalb derjenigen Wellenlänge liegt, bei der die Absorption der Verstärkerfaser (3) maximal ist.
6. Verwendung eines Lichtwellenleiters (3) als Lasermedium oder Verstärkermedium für den Hochleistungsbetrieb, wobei der Lichtwellenleiter (3) eine optische Faser ist, deren Licht führender Kern zumindest bereichsweise mit Seltenerdionen dotiert ist, wobei die mittlere Leistung einer in dem Lichtwellenleiter (1 ) verstärkten Strahlung wenigstens 100 W, vorzugsweise wenigstens 500 W, weiter bevorzugt wenigstens 1 kW, besonders bevorzugt wenigstens 10 kW beträgt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die maximale Kleinsignalverstärkung des Lichtwellenleiters (1 ) aufgrund der Konzentration der Seltenerdionen und/oder deren Verteilung in dem Licht führenden Kern bis zu 60 dB, vorzugsweise bis zu 50 dB, weiter bevorzugt bis zu 40 dB, noch weiter bevorzugt bis zu 30 dB beträgt.
PCT/EP2015/052987 2015-02-09 2015-02-12 Lichtwellenleiter als verstärkerfaser für den hochleistungsbetrieb WO2016128058A1 (de)

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US15/549,416 US10340655B2 (en) 2015-02-09 2015-02-12 Optical waveguide as amplifier fibre for high-performance operation

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