專利名稱：采用大模面積光纖和高階模的短脈沖激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及諸如激光器和放大器的光纖設備，它通過使用大模有效面積產(chǎn)生高功率水平。特別涉及當光纖設備特意在高階模下運行時能得到更佳性能的設備。
背景技術：
(以下內容中有些不一定是現(xiàn)有技術)具有高脈沖能量、高光束質量和優(yōu)異光學特性的光纖激光器在很多領域和行業(yè)都有應用，如分析光譜學(熒光性、吸收性)，照明，遙感和環(huán)境光譜學(風速、生物危害、生態(tài)系統(tǒng)制圖等)，測距和尋的(防止空中相撞，軍事應用等)，以及科學儀器。具有極短脈沖寬度的光纖激光器，如飛秒光纖激光器，在上述及其它領域有著特殊的應用。
短脈沖光纖激光器的開發(fā)已經(jīng)取得了很大進展。然而將飛秒脈沖應用到光纖中的一個困難是如何將脈沖放大至高功率水平。光纖的非線性使光譜發(fā)生了扭曲，并影響了高能脈沖的壓縮和傳輸。
針對該問題已提出了多種方法。一種成功的技術是在多模光纖中放大超短脈沖?？梢圆捎么竽Ｓ行娣e使得只有光纖的基本模被激勵，從而減少非線性特性的影響。
另一種可能的方法是采用延展脈沖放大，其中超短脈沖首先被多階振幅延展、時間展寬脈沖并降低峰值功率，從而消除或減少非線性作用。然而，放大后脈沖最終還需要再壓縮，并且，要得到高脈沖能，再壓縮級通常需采用大型光學器件。
由于以下兩個原因需要開發(fā)出能夠傳播和壓縮高能飛秒脈沖的光纖。第一，如果光纖可以設計為具有合適的色散特性，它可用作延展、放大后的脈沖的后壓縮級。第二，如果壓縮功能可以在光纖中實現(xiàn)，它也可以用作諸如內診鏡等應用中的超短脈沖的傳輸光纖。

發(fā)明內容
本發(fā)明總的來說是一種以減少的非線性失真?zhèn)鬏敽驮賶嚎s高能量、超短脈沖的光纖設備。該設備基于在很少數(shù)模的光纖在高階模(HOM，higher order mode)下的傳輸?？梢圆捎瞄L周期光柵實現(xiàn)耦入到HOM中。HOM光纖模對高質量脈沖壓縮有用的特性包括大有效面積、高色散和低色散斜率。在一種優(yōu)選的情況下，長周期光柵以工作波長通過轉向點(TAP，turn-around point)。在其它優(yōu)選的實施例中，大到足夠維持接近線性的脈沖壓縮的大有效面積用雙包層結構實現(xiàn)。在這種結構中，HOM在內包層區(qū)域傳輸。最好該設備的HOM部件提供的光譜相位-Φ(ω0)近似相等并與HOM部件輸入端的光脈沖的光譜相位相反。


圖1是基于鉺光纖放大器的飛秒光纖激光器的示意圖；圖2是解釋在以下描述中用到的曲線圖；圖3是圖1中結合了脈沖壓縮級的飛秒光纖激光器的示意圖；圖4是用于實現(xiàn)本發(fā)明的模轉換單元的示意圖；圖5是折射系數(shù)概況以及對HOM脈沖壓縮光纖中的LP08模計算得到的模分布曲線圖；圖6是顯示圖5中表示的LP08模的色散和光柵周期的曲線圖；圖7是顯示來自圖1所示激光器的輸出的模擬時間強度和相位的曲線圖；圖8是比較圖3的激光器的輸出光譜(即脈沖壓縮器級的輸入光譜)和脈沖壓縮器的輸出光譜的曲線圖；圖9顯示了作為脈沖壓縮器中傳輸距離的函數(shù)的峰值功率，對等于10000μm2的有效面積A，給出不同色散值的峰值功率；
圖10是顯示HOM脈沖壓縮器在單模光纖情況下以及對有效面積A等于10000μm2和1000μm2時的光纖的輸出脈沖強度的曲線圖；圖11顯示了圖10中給出的示例的輸出光譜；圖12是在最優(yōu)壓縮點下峰值功率和脈沖質量相對于A的曲線圖；圖13是在最優(yōu)壓縮點下脈沖全帶寬半極大值相對于A的曲線圖；以及圖14是作為色散斜率函數(shù)的峰值功率和脈沖質量的曲線圖。
具體實施例方式
我們最近提出了一種鉺放大器用來放大來自1580nm飛秒光纖激光器的飛秒脈沖。這被描述在美國專利申請No.11/105850中，于2005年4月4日提出，在這里并入作為參考。放大器工作在自相似傳輸原則下，并且放大器的輸出為被高度延展的脈沖，并具有接近線性的調頻脈沖。該放大器的示意圖見圖1，其中激光器11的輸出通過光纖放大器12被引導。為實現(xiàn)該工作目的，脈沖質量Q被定義為中心(最強的)脈沖能量與整個脈沖所包含能量之比，包括任何基準脈沖或輔助脈沖。這些定義的圖示見圖2。主要的脈沖體顯示于21，基準脈沖為23。全脈寬半極大值點顯示于22。理想脈沖的Q為1。較高的Q值對許多飛秒脈沖的應用來說都是重要的要求。在一個例子中，在壓縮級使用單模光纖(SMF，single mode fiber)，測得Q的最大值為0.55，表示脈沖能量的45％實際上損耗在飛秒基準脈沖中并對脈沖峰值功率沒有貢獻。
光纖激光器和壓縮器級的示意圖見圖3。飛秒激光器顯示于31，放大器級見32，壓縮器級見33。
圖4顯示了脈沖壓縮器級根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示意圖。脈沖壓縮器級工作在HOM下。脈沖在45以光纖41的基本模進入設備。寬帶長周期光柵(LPG，long-period grating)42將脈沖轉換為大有效面積高階模(LP02，LP03，...，LP09，LP0，10等)。HOM最好是LP04或更高。HOM部分46的長度被確定為使得HOM色散將脈沖再壓縮至更短的寬度。第二個LPG 43將HOM重新轉換為基本模并且光在47處立即從光纖中射出。這種設計允許高功率、被再壓縮的脈沖用光纖傳輸，同時保持很好的光束質量。
在另一個實施例中，被壓縮的脈沖在HOM下從該設備射出。該設備只包括第一個向上轉換的模轉換器(圖4中設備示意圖左手側的LPG)和HOM光纖(即沒有輸出模轉換器/LPG)。射出該設備的光是一個單純的空間模，因此可以在諸如全息膠片或非球面透鏡的外部自由空間模轉換器的幫助下被空間轉換為任何希望的橫向形狀。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，用于HOM壓縮器級的光纖是基于雙包層設計的。圖5給出了一個例子，其中，使用的HOM是LP08。系數(shù)概況以圖右側的刻度畫出。計算出的LP08模的模場幅度也采用左側的刻度畫出。模功率以r＝70微米衰減，因而到其它模的損失和散射可望最小。在該光纖設計中，光脈沖能量的大部分包含在內包層區(qū)域中。典型地，在采用該特征的短脈沖源設備中，內包層區(qū)域中的HOM能量會大于纖芯中的。這是一個突出的方面，因為，在常規(guī)光纖中，光能量的大部分由纖芯傳導。纖芯和包層結合后的尺寸較大，例如大于r＝20微米，并且內芯的半徑典型地大于兩倍纖芯半徑，最好大于三倍纖芯半徑。在圖5的圖示中，內包層和纖芯形成的模場直徑大于80微米。該優(yōu)選形式的短脈沖設備的普遍特征是它們具有至少40微米的模場直徑，并最好大于80微米。
本實施例中光纖設計的一個特征是光柵周期在工作波長處通過轉向點(TAP)。TAP被定義為波長區(qū)域，其相位匹配曲線(PMC，phase matching curve)梯度為0。TAP實現(xiàn)了寬的帶寬，這有助于支持超短脈沖較寬的光譜。圖6給出了本光纖設計的相位匹配曲線(PMC)圖，用于耦合基本模到所期望的HOM。該圖是光柵周期對波長的圖，顯示了對近似188微米(刻度見右側)的光柵周期的接近1500nm的TAP。這保證了寬的帶寬以耦合模之間的光，如Ramachandran等人在Optics Letters，27卷，698頁，2002年中所述。關于長周期光柵中的TAP的其它討論見美國專利第6,768,835號，2004年7月27日發(fā)布，在這里并入作為參考。
圖6還畫出了該光纖的色散情況。單位為ps/nm-km的色散值用上升曲線和圖左側的刻度表示。該模的色散是1550nm的SMF色散的兩倍多。相對較高的色散對獲取高質量脈沖壓縮很有用。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，TAP光柵用來將(在寬的帶寬上的)輸入能量轉換為具有期望色散、色散斜率和有效面積的HOM。圖5所示的光纖設計同時滿足這些條件。
為達到HOM脈沖壓縮器的性能并理解設計空間，進行了HOM光纖中的脈沖傳輸模擬。該模擬基于非線性Schrodinger方程，用于對非線性介質中的脈沖傳輸建模。這些模擬對色散效應、自相位調制、四波混和、自陡峭和時延Raman散射建模。對于光纖特性，這些模擬使用了從圖5中系數(shù)概況得到的有效面積和色散特性。
首先，圖1所示的放大器的輸出脈沖被模擬。該放大器包括大約2米的負色散、高度摻鉺光纖。輸出功率為500mW并且重復率為46MHz，脈沖能量大約為11nJ。由于光纖具有負色散，放大器工作在拋物線脈沖模式下，并且放大器的時間輸出是一個拋物線形狀和二次相位的高度線性調頻脈沖(線性調頻信號)。同樣地，這些脈沖理想地通過具有零色散斜率的線性材料被壓縮。時間強度和相位以及放大器輸出脈沖的光譜見圖7和圖8。圖7畫出了時間刻度下的相對強度(實曲線)和相位(虛曲線)。圖8畫出了波長對放大器輸出的強度(實曲線)和HOM壓縮器級輸出(虛曲線)的光譜。HOM壓縮器級光纖的有效面積Aeff是10000μm2。光纖長度是2米。注意到以下詳細介紹的模擬是針對光纖放大器的輸出脈沖，HOM脈沖壓縮設備可以設計用于很寬的脈沖源范圍。
從圖8的數(shù)據(jù)可以得出，放大器光譜輸出和通過HOM光纖傳輸后的光譜之間具有最小的失真。這保證了對于這種大有效面積，該光纖即使對高峰值功率脈沖也能以線性形式工作。
圖9顯示了峰值功率隨脈沖通過壓縮器光纖傳輸?shù)淖兓闆r，其有效面積為10000μm2，并且對于不同的色散值(D)和色散斜率(D’)。對壓縮器光纖輸出的最短的可能的脈沖，其長度可以被調整到最大峰值功率點。
在最大峰值功率點，脈沖的Q值被計算并且也被顯示在圖9中。可以看到更高的色散值給出更高的Q值。另外，色散斜率強烈地影響從壓縮器光纖可獲得的Q值。
圖10顯示了對不同的有效面積光纖下最大壓縮點的時間輸出脈沖。其HOM光纖的色散和色散斜率分別為40ps/(nm-km)和0.013ps/(nm2-km)。對于1000μm2(實曲線)和10000μm2(虛曲線)的光纖，壓縮的脈沖包括一個具有很小背景的單峰。對應的輸出光譜顯示于圖11。可見兩個光纖的光譜只有細微的變化。相反，SMF(Aeff＝80μm2，D＝17ps/(nm-km)，以及D’＝0.056ps/(nm2-km))顯示了大量的時間結構(圖10)，以及光譜中大的變化(圖11)。
為了進一步量化這些效應，脈沖峰值功率、質量和FWHM作為Aeff的函數(shù)被繪出。對峰值功率(kW)和相位質量Q的結果在圖12中給出。對FWHM的結果在圖13中顯示。為了比較，每種情況下的SMF的結果也被畫出。對很大的有效面積，脈沖質量變化不是很大，但是隨著有效面積的減小，峰值功率增加并且脈沖變短。這導致了由一定量的非線性所帶來的優(yōu)點，因為SPM稍微展寬了光譜。這種展寬可以在圖11中看到，其中1000μm2面積光纖的光譜比10000μm2光纖的光譜稍寬。然而，低于1000μm2時，由于有害的非線性效應開始起作用，脈沖質量開始迅速下降。作為比較，SMF在峰值功率和脈沖質量兩方面都表現(xiàn)得很差。雖然其它因素可能在不同的設計中影響該行為，有效面積Aeff一般應大于350μm2，最好大于1000μm2，并且為得到更好的結果應大于4000μm2。
考察了色散斜率的影響。如上面提到的，放大器在拋物線脈沖模式下工作，并且輸出脈沖帶有線性調頻信號。因此希望具有低色散斜率的壓縮器光纖能產(chǎn)生最好的性能。圖14畫出了作為HOM光纖色散斜率變化的函數(shù)的脈沖質量(底部帶圓點的曲線)和峰值功率(上部帶方點的曲線)，其Aeff＝2000μm2并且色散＝40ps/(nm-km)。如所期望的，色散斜率接近為0的光纖提供了最佳的峰值功率和脈沖質量。然而，即使對大色散斜率0.04ps/(nm2-km)，脈沖質量仍接近90％，這比SMF達到的性能(見圖12和13)要好很多。該結果是得到了同時具有大有效面積和高色散值的優(yōu)勢。圖14所示的脈沖質量隨色散斜率相對較小的變化顯示出高質量脈沖可以通過實際的光纖設計得到，如圖5所示。
光纖中的色散有助于對一個光信號去除(或增加)良好限定的光譜相位。在光譜域，光信號的復電場定義為 其中S(ω)是復電場，A(ω)是光譜場幅度，_(ω)是光譜相位，ω是角頻率。相位_(ω)可以關于頻率ω展開為Taylor級數(shù)_(ω0)＝_0+_1(ω-ω0)+_2(ω-ω0)2+… (2)其中參數(shù)_i由下式給出 對于脈沖的情況，_0和_1通常不是很重要，因為一個線性光譜相位僅對應一個時延。然而，高階光譜相位很重要，因為它們改變了脈沖的時間形狀。在脈沖壓縮中，帶寬有限的脈沖通常是所期望的，它對應于獲取0高階相位并且只剩下至多一個沿光譜的線性相位變化。
假設暫時光纖中為線性傳播并且忽略光纖損耗，光纖中的傳輸對光譜的影響是通過光纖傳輸常數(shù)β(ω)來改變光譜相位 其中z是沿光纖長度傳輸?shù)木嚯x。傳輸常數(shù)β(ω)也可以類似公式(2)被展開為Taylor級數(shù)。這樣可以看到，給定一個輸入電場，為了從光纖得到一個有限帶寬輸出，βi*z各項必須幅度相等并且與相應的輸入相位項_i符號相反βi*z＝-_i，i≥2(5)光纖傳輸常數(shù)β和光纖色散D的關系由下式給出D=dβ1dλ=-2πcλ2β2---(6)]]>
其中c是真空中的光速，λ是光的波長。對于寬帶脈沖，D的波長變化通常變得很重要，因此也定義色散斜率為D′=dDdλ=4π2c2λ4β3+4πcλ3β2.---(7)]]>如果此時限制為線性調頻脈沖信號的情形，則只有_2具有有限的值，并且_i＝0，i＞2。為補償該線性調頻信號，并產(chǎn)生光纖的帶寬限制脈沖，要求光纖β2*z＝_2并且βj＝0，j＞2。有趣的是，公式(6)和(7)顯示，設計用來補償只具有線性調頻信號的脈沖的光纖應具有有限的色散和色散斜率。這種情況看起來有一點不一致，因為β和_的定義是關于頻率的Taylor展開，但是色散定義為關于波長的導數(shù)。
在這種補償帶有線性調頻信號的脈沖的情況下，并要求β3＝0的光纖，使用公式(6)和(7)，色散斜率與色散的比值可以簡單地寫為D′D=-2λ---(8)]]>對電信波長這顯示出設計用來補償線性調頻脈沖的光纖具有有限但很小的斜率。
在使用拋物線放大器生成脈沖的特定情況下，來自工作在自相似模式下的理想拋物線放大器的脈沖為線性調頻的。這種模式下的線性調頻信號值只與放大器每單位長度增益g相關，并且放大器傳輸常數(shù)β2amp為_2＝3β2amp/g (9)對拋物線放大器輸出的線性調頻脈沖應用這個簡單的表達式，可以采用公式(5)、(6)和(8)設計光纖色散和色散斜率。在對于放大器中的色散斜率的情況下，以及當脈沖未達到漸進自相似模式以及光纖壓縮器中存在非線性時，這些等式顯然必須被修改。
值得強調的是圖5所示的光纖設計的有效面積為2000μm2。根據(jù)圖12和13，從非線性的觀點來看，已經(jīng)在實驗室中證實，500mW脈沖可以容易地被1000μm2的設計支持。然而，通過擴展光纖設計能力，以設計10000μm2的光纖，該技術可以潛在地支持十倍的平均功率，例如，在50MHz的重復率下平均功率達到5W。
得益于以上對不同的各設計參數(shù)的分析，可以得出一些對于本發(fā)明的設備的條件定量設計規(guī)則。從這些規(guī)則可以推導出定量的范圍，了解到與這里所分析的根本上不同的光纖設計可能需要調整量化建議。量化建議是大有效面積，相對高的色散，低色散斜率。如所提到的，Aeff的優(yōu)選值為大于400μm2，最好大于1000μm2，為得到更好的結果應大于4000μm2。色散最好大于10ps/(nm-km)。色散斜率最好小于0.05ps/(nm2-km)。色散和色散斜率是相關的，因為如果色散相對較高則相對更高的色散斜率值可以產(chǎn)生良好的結果。相反，相對低的色散值在低色散斜率值下產(chǎn)生較好的結果。相應地，這些參數(shù)可以根據(jù)一個推薦的比值被表示出來，例如，色散斜率與色散的比值小于0.001。
圖4中顯示的模轉換器用于轉換輸入，并可選地轉換輸出，模間的信號為長周期光柵，模轉換器可以是任何合適的設計。優(yōu)選的選擇是光纖內的光柵模轉換器。作為替代，也可以采用全息自由空間模轉換器或逐漸變細的中空光纖。更具體地，為獲得模轉換設備的功能性，優(yōu)選的選擇是寬帶長周期光纖光柵(LPG，long period fiber grating)。LPG本身可以引入HOM光纖中，以實現(xiàn)低成本和低損耗的模轉換設備。已知寬帶模轉換器覆蓋的波長范圍高至500nm。更詳細的敘述見S.Ramachandran，M.Yan，E.Monberg，F(xiàn).Dimarcello，P.Wisk和S.Ghalmi的文章“Record bandwidth microbend gratings for speciallyflat variable optical attenuators”，IEEE Photon.Tech.Lett.，15卷，1561-1563頁，2003年；以及S.Ramachandran的美國專利第6,768,835號，都在這里并入作為參考。
在圖4的實施例中，輸入信號被轉換為HOM(這里采用LPG)并且壓縮器級的輸出被轉換回為低階模(LOM，lower order mode)或基本模(LP01)。因此，射出該設備的光為LOM。對某些應用，脈沖壓縮器級的輸出可以保留為HOM。例如，輸出可以保留在HOM下并用來作為諸如放大器的兩級設備的第二級的輸入。
雖然可以看出或推斷出本發(fā)明的短脈沖設備的輸出是與光纖耦合的，它也可以與任何合適的介質耦合，例如，光學集成電路(OIC，optical integrated circuit)。其輸出也可以在自由空間中傳輸，采用標準的準直透鏡，或使用自由空間光束轉換器被轉換為任何期望的光束形狀。HOM的自由空間校準和傳輸?shù)那熬坝绕鋵Ω吖β释ㄐ艖糜形?，其低發(fā)散角度可以產(chǎn)生有效的準直性。光纖中的HOM模比基本模發(fā)散性更小，因此適合這種應用。
制造具有圖5中所示特性的光纖的方法是已知的，并得到了充分的發(fā)展。其纖芯區(qū)通常包括在最大系數(shù)位置濃度低于10wt％的摻鍺硅石，并按半徑劃分等級以提供期望的形狀。中心纖芯的典型半徑小于20微米。內包層區(qū)域可以不摻雜或少量地摻雜。
在以上描述的設備中，設備的輸入可以是LP01或是被轉換為更高階HOM的HOM。例如，輸入可以是LP02，以及例如轉換到LP08的模。輸出可以用于HOM，而不是轉換回LP01。
以上提到的作為優(yōu)選的模的HOM為LPy，其中y為04或更高，或04-10。同樣適合本發(fā)明的是LP1y模，其中y為4或更高，或4-10。因此優(yōu)選的模為LPx，y，其中x為0或1，并且y為04或更高，或04-10。
同樣，在以上描述的設備中，在短脈沖發(fā)生器后面的是壓縮級。壓縮級也可以用在光纖系統(tǒng)的其它位置。例如，經(jīng)過較長距離傳輸?shù)墓饷}沖可能因為光纖的傳輸特性而發(fā)散。脈沖壓縮級可能會用于與轉發(fā)器級放大器相連，或位于系統(tǒng)的遠端。
雖然原則上這里所描述的設備可以在較寬波段的脈沖頻率和脈沖長度上工作，本發(fā)明最好用于脈沖為飛秒脈沖的設備(即小于1皮秒)。在優(yōu)選的實施例中，其脈沖小于200飛秒。
作為替代，本發(fā)明用于在脈沖長度無限的應用中，即用于CW模中。
除了提供有效的脈沖序列，本發(fā)明的方法和設備也可以提供增益。這在2005年4月4日提出的美國專利申請No.11/105850中有描述，在前文中有參考。該設備的任何光纖部件都可以摻雜以提供增益，例如摻雜鉺。
本領域技術人員可以對本發(fā)明做其它不同的改動?；疽蕾囉谔岢霰景l(fā)明所根據(jù)的原理及其等價原理的與本說明書中所指導的特定內容的背離都可以在本發(fā)明所描述和要求保護的范圍內適當考慮。
權利要求
1.一種方法，包括(a)產(chǎn)生波長為λ的光脈沖；(b)在光纖中傳輸此脈沖，其中光脈沖在低階模(LOM)下傳輸；(c)將LOM轉換為高階模(HOM)；(d)在HOM光纖中傳輸HOM脈沖，所述HOM光纖具有(i)大于350μm2的有效面積；(ii)色散斜率與色散的比值使得它提供的光譜相位-Φ(ω0)近似等于并與第二個光纖部件的輸入端處的光脈沖的光譜相位相反。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中HOM為LPx，y，其中x為0或1，且y為2-10。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中x為0，且y為4或更高。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中色散斜率與色散的比值的絕對值大約為2除以脈沖波長λ。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中HOM脈沖被轉換為LOM。
6.根據(jù)權利要求1的方法，其中HOM光纖具有一個纖芯、一個內包層和一個外包層，并且在內包層中傳輸?shù)墓饽芰看笥谠诶w芯中傳輸?shù)墓饽芰俊?br> 7.根據(jù)權利要求1的方法，其中LOM利用一個長周期光柵(LPG)被轉換為HOM。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其中LPG在波長大約為λ處具有轉向點(TAP)。
9.根據(jù)權利要求1的方法，其中第二個光纖部件具有大于1000μm2的有效面積。
10.根據(jù)權利要求1的方法，其中脈沖被放大以提供增益，該設備的任何光纖部件都可以摻雜以提供增益，例如摻雜鉺。
11.一種設備，包括(a)一個光脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生脈沖長度為L，波長為λ，并且光譜相位為+Φ(ω0)的光脈沖，(b)一個具有輸入端和輸出端的第一個光纖部件，其輸入端與所述光脈沖發(fā)生器耦合，并且其中第一個光纖部件中的光脈沖在低階模(LOM)下傳輸，(c)一個與第一個光纖部件的輸出端相耦合的模轉換器，用于將LOM轉換為高階模(HOM)，(d)一個具有輸入端和輸出端的第二個光纖部件，其輸入端與所述模轉換器耦合，并且其中第二個光纖部件中的光脈沖在高階模(HOM)下傳輸，所述第二個光纖部件具有(i)大于350μm2的有效面積；(ii)色散斜率與色散的比值使得它提供的光譜相位-Φ(ω0)近似等于并與第二個光纖部件輸入端處的光脈沖的光譜相位相反。
12.根據(jù)權利要求11的設備，其中第二個光纖部件支持HOMLPx，y，其中x為0或1，且y大于2。
13.根據(jù)權利要求11的設備，其中x為0，且y為4或更高。
14.根據(jù)權利要求11的設備，其中色散斜率與色散的比值的絕對值大約為2除以脈沖波長λ。
15.根據(jù)權利要求11的設備，還包括一個模轉換器，用于將HOM脈沖轉換為LOM脈沖。
16.根據(jù)權利要求11的設備，其中模轉換器為長周期光柵(LPG)。
17.根據(jù)權利要求16的設備，其中光脈沖發(fā)生器產(chǎn)生波長為λ的脈沖，并且LPG在波長大約為λ處具有轉向點(TAP)。
18.根據(jù)權利要求11的設備，其中HOM光纖具有一個纖芯、一個內包層和一個外包層，并且其中內包層延伸的半徑至少為20微米，內包層和纖芯產(chǎn)生的模場直徑至少為40微米。
19.根據(jù)權利要求11的設備，其中第二個光纖部件具有大于1000μm2的有效面積。
20.根據(jù)權利要求11的設備，其中一個或多個光纖部件被摻雜以提供增益。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種以最小的非線性失真?zhèn)鬏敽驮賶嚎s高能量、超短脈沖的光纖設備。具體來說，涉及一種采用大模面積光纖和高階模的短脈沖激光器。該設備基于在很少數(shù)模的光纖在高階模(HOM，higher order mode)下的傳輸。耦合進HOM中可以采用長周期光柵來實現(xiàn)。HOM光纖模對高質量脈沖壓縮有用的特性包括大有效面積、高色散和低色散斜率。在優(yōu)選的情況下，長周期光柵以工作波長通過轉向點(TAP，turn－around point)。
文檔編號G02B6/00GK1976140SQ20061012130
公開日2007年6月6日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權日2005年9月20日
發(fā)明者西達爾斯·拉馬錢德蘭, 杰弗瑞·尼科爾森 申請人:古河電子北美公司