相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年1月29日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?2/109,189的優(yōu)先權(quán)，所述申請以引用的方式整體并入本文。

相關(guān)領(lǐng)域

大面積激光器的光譜變窄和波長穩(wěn)定化。

背景

大面積激光器(bal)由于它們的波長選擇能力和較高的電到光效率而用于光泵浦和材料處理。然而，它們具有由多模式操作、熱感應(yīng)折射率變化以及由非均勻增益誘導(dǎo)的折射率變化而引起的光譜和空間不穩(wěn)定發(fā)射。這些效應(yīng)導(dǎo)致9xx帶bal，其在峰值操作功率下具有2-6nm的光譜寬度和每開氏溫度移位0.3-0.4nm的光譜。當(dāng)需要與材料的窄吸收峰值的強(qiáng)相互作用時(shí)(例如，泵浦鐿摻雜光纖激光器)，這些特性可變得有問題。

過去已在至少一些實(shí)例和應(yīng)用中使用選擇性激光反饋來改進(jìn)激光器的光譜特性。在大面積激光器二極管中，兩種此類技術(shù)包括在二極管上的分布布拉格反射器中或者使用外腔式構(gòu)型中的立體布拉格反射器。盡管與二極管單片集成的分布布拉格反射器不需要物理對齊以使bal光譜輸出變窄，但此類裝置仍遭受由于溫度以及因此操作功率而導(dǎo)致的波長變化性。可替代地，立體布拉格光柵對于溫度變化更穩(wěn)健，但必須仔細(xì)對齊并且傾向于具有降低總輸出功率效率的散射損耗。

概述

我們已開發(fā)出使用單模光纖布拉格光柵(fbg)以使商用bal的發(fā)射波長變窄和穩(wěn)定的設(shè)備和方法。在一些非限制性實(shí)例中，不同于立體布拉格光柵(vbg)方法，這種技術(shù)還示出來增強(qiáng)輸出功率并改進(jìn)具有改善慢軸光束質(zhì)量的潛力的遠(yuǎn)場(ff)發(fā)射圖樣。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，本發(fā)明以用于集成到常規(guī)封裝系統(tǒng)中的新穎的激光泵浦光纖幾何結(jié)構(gòu)來體現(xiàn)。

在一些非限制性實(shí)例中，可通過利用高度反射的fbg和來自遠(yuǎn)場的角度選擇性反饋來徹底地改變bal的激光性能。這已通過其中3.0a商用bal的光譜成分變窄一定因數(shù)(10.6降至0.26nm)的實(shí)驗(yàn)而演示。在至少一些實(shí)例中，這些技術(shù)不受激光二極管溫度所支配。在一些實(shí)例中，我們的方法包括ff中的空間和光譜選擇性反射器，其(在不增加發(fā)射角度的情況下)也增強(qiáng)發(fā)射功率，并且因此在其意圖的操作功率下使bal的空間亮度增加高達(dá)13%，并且在至少一些實(shí)例中還引起ff分布形狀的改變并且改善光束質(zhì)量。我們的新穎的激光泵浦光纖構(gòu)造的實(shí)施方案可快速地集成到當(dāng)前制造環(huán)境中并顯著地增強(qiáng)由用于商用高功率二極管泵浦激光器系統(tǒng)的這種技術(shù)的實(shí)施方案所獲得的益處。

在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，設(shè)備包括：大面積激光源，所述大面積激光源被配置來發(fā)射光，所述發(fā)射光包括發(fā)射軸線和沿著所述發(fā)射軸延伸的發(fā)射圖樣，所述發(fā)射圖樣包括遠(yuǎn)離所述發(fā)射軸的中心定位的子孔徑部分；單模光纖，所述單模光纖與光纖布拉格光柵相關(guān)聯(lián)，所述光纖布拉格光柵被配置來將來自子孔徑部分的光按光譜選擇性地反射回所述大面積激光源；以及耦合光學(xué)器件，所述耦合光學(xué)器件被配置來將子孔徑部分的至少一部分耦合到單模光纖。

在一些實(shí)例中，所述子孔徑部分是子孔徑遠(yuǎn)場部分。

在一些實(shí)例中，所述單模光纖是雙包層光纖的纖芯。

在一些實(shí)例中，所述耦合光學(xué)器件被配置來將基本上所有發(fā)射光耦合到雙包層光纖。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖沿著中心縱向軸線延伸，并且所述單模光纖纖芯從所述中心縱向軸線偏移。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖還包括從所述雙包層光纖的所述中心縱向軸線偏移的第二單模光纖纖芯。

在一些實(shí)例中，所述發(fā)射圖樣包括遠(yuǎn)離所述發(fā)射軸的所述中心定位的第二子孔徑部分，并且其中所述第二單模光纖纖芯與第二光纖布拉格光柵相關(guān)聯(lián)，所述第二光纖布拉格光被配置來將來自所述第二子孔徑部分的光按光譜選擇性地反射回所述大面積激光源。

在一些實(shí)例中，所述設(shè)備還包括：第二大面積激光源，所述第二大面積激光源被配置來發(fā)射光，來自所述第二大面積激光源的所述發(fā)射光包括第二發(fā)射軸和沿著所述第二發(fā)射軸延伸的第二發(fā)射圖樣，所述第二發(fā)射圖樣包括遠(yuǎn)離所述第二發(fā)射軸定位的第二子孔徑部分；以及第二單模光纖，所述第二單模光纖與光纖布拉格光柵相關(guān)聯(lián)，所述光纖布拉格光柵被配置來將來自所述第二子孔徑部分的光按光譜選擇性地反射回所述第二大面積激光源。

在一些實(shí)例中，所述單模光纖和所述第二單模光纖是雙包層光纖的纖芯。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖包括輸入面，所述發(fā)射圖樣和所述第二發(fā)射圖樣入射到所述輸入面上，并且所述發(fā)射圖樣和所述第二發(fā)射圖樣在所述輸入面處不重疊。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖包括輸入面，所述發(fā)射圖樣和所述第二發(fā)射圖樣入射到所述輸入面上，并且所述發(fā)射圖樣和所述第二發(fā)射圖樣在所述輸入面處包括重疊部分和非重疊部分。

在一些實(shí)例中，所述單模光纖和所述第二單模光纖位于所述發(fā)射圖樣和所述第二發(fā)射圖樣在所述輸入面處的所述非重疊部分中的至少一些處。

在一些實(shí)例中，所述大面積激光源具有發(fā)射光譜，所述發(fā)射光譜具有光譜寬度，所述光譜寬度具有所述發(fā)射光譜的半峰強(qiáng)度處的全寬度；并且所述光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射使所述發(fā)射光譜的所述光譜寬度變窄至少3倍。

在一些實(shí)例中，所述大面積激光源的所述發(fā)射光具有亮度；并且所述光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射使所述發(fā)射光的所述亮度增加至少5%。

在一些實(shí)例中，所述發(fā)射圖樣具有遠(yuǎn)場空間分布；并且所述光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射改變所述發(fā)射圖樣的所述遠(yuǎn)場空間分布。

在一些實(shí)例中，所述耦合光學(xué)器件包括慢軸傅里葉變換光學(xué)器件。

在另一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，雙包層光纖包括：包層；多模纖芯，所述多模纖芯在所述包層內(nèi)；以及偏移單模纖芯，所述偏移單模纖芯嵌入所述多模纖芯中，所述單模纖芯與光纖布拉格光柵相關(guān)聯(lián)。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖具有中心縱向軸線，所述雙包層光纖沿著所述中心縱向軸線延伸，并且所述單模纖芯從所述中心軸線偏移。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖還包括嵌入所述多模纖芯中的第二偏移單模纖芯，所述第二單模纖芯與第二光纖布拉格光柵相關(guān)聯(lián)。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖包括輸入面；并且所述第一偏移單模纖芯、所述第二偏移單模纖芯以及所述中心縱向軸線在所述輸入面處相對于彼此線性地定位。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖包括輸入面；并且所述第一偏移單模纖芯、所述第二偏移單模纖芯以及所述中心縱向軸線在所述輸入面處相對于彼此非線性地定位。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)，所述中心縱向軸線位于所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間，所述單模纖芯位于所述第一側(cè)中，并且所述第二單模纖芯位于所述第二側(cè)中。

在一些實(shí)例中，所述雙包層光纖具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)，其中所述中心縱向軸線位于所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間，并且所述單模纖芯和所述第二單模纖芯兩者都位于所述第一側(cè)中。

在另一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，設(shè)備包括：大面積激光源，所述大面積激光源被配置來發(fā)射光，所述發(fā)射光包括發(fā)射軸線和沿著所述發(fā)射軸延伸的發(fā)射圖樣，所述發(fā)射圖樣包括遠(yuǎn)離所述發(fā)射軸定位的子孔徑遠(yuǎn)場部分；以及單模光纖布拉格光柵，所述單模光纖布拉格光柵被配置來將來自所述子孔徑遠(yuǎn)場部分的光按光譜選擇性地反射回所述大面積激光源。

在一些實(shí)例中，所述大面積激光源具有發(fā)射光譜，所述發(fā)射光譜具有光譜寬度，所述光譜寬度具有所述發(fā)射光譜的半峰強(qiáng)度處的全寬度；并且所述單模光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射使所述發(fā)射光譜的所述光譜寬度變窄至少3倍。

在一些實(shí)例中，所述大面積激光源具有發(fā)射光譜，所述發(fā)射光譜具有光譜寬度，所述光譜寬度具有所述發(fā)射光譜的半峰強(qiáng)度處的全寬度；并且所述單模光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射使所述發(fā)射光譜的所述光譜寬度變窄2倍與20倍之間。

在一些實(shí)例中，來自所述大面積激光源的所述發(fā)射光具有遠(yuǎn)場強(qiáng)度分布；并且所述單模光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射增強(qiáng)所述遠(yuǎn)場強(qiáng)度分布的至少一些部分。

在一些實(shí)例中，所述單模光纖布拉格光柵的所述光譜選擇性反射改變所述大面積激光源的所述發(fā)射圖樣的形狀。

在一些實(shí)例中，所述單模光纖布拉格光柵嵌入雙包層光纖的纖芯中。

在一些實(shí)例中，通過所述單模光纖布拉格光柵的所述光的光譜選擇性反射被限于來自遠(yuǎn)離所述發(fā)射軸定位的所述子孔徑遠(yuǎn)場部分的光的光譜選擇性反射。

附圖簡述

圖1示意性地描繪fbg子孔徑反饋的非限制性實(shí)例。耦合光學(xué)器件可生成遠(yuǎn)場、近場或中間場的圖像。

圖2示意性地描繪展示fbg子孔徑遠(yuǎn)場反饋的實(shí)驗(yàn)。

圖3描繪與來自圖2的實(shí)驗(yàn)的以3.0a操作的自激bal(虛線)相比，具有窄帶、單模、fbg反饋(實(shí)線)的bal光譜。

圖4描繪針對來自圖2的實(shí)驗(yàn)的子孔徑反饋裝置(實(shí)線)和自激裝置(虛線)的以發(fā)射峰值為中心的光譜箱(spectralbin)中的一部分功率。

圖5描繪在來自圖2的實(shí)驗(yàn)的ff反饋位置的范圍內(nèi)自激bal與復(fù)合腔bal的光譜fwhm的比率。

圖6描繪在來自圖2的實(shí)驗(yàn)的散熱溫度的范圍內(nèi)自激bal與復(fù)合腔bal的光譜fwhm的比率。

圖7將具有通過自激bal的fffbg反饋的bal輸出功率的百分比增加描繪為來自圖2的實(shí)驗(yàn)的驅(qū)動電流的函數(shù)。

圖8用來自圖2的實(shí)驗(yàn)的反饋(實(shí)線)以及同時(shí)自激(虛線)描繪balff分布(以零度為中心)的一半的強(qiáng)度分布。

圖9描繪具有并入被配置用于子孔徑fbg反饋的fbg的離軸嵌入纖芯的傳輸光纖的非限制性實(shí)例。

圖10-15描繪用于在子孔徑fbg反饋中使用的傳輸光纖的另外非限制性實(shí)例。

詳細(xì)描述

圖1示出設(shè)備的非限制性實(shí)例，其中bal的慢軸發(fā)射的離軸部分被選擇性地饋送回bal中(在一些非限制性實(shí)施方案中，慢軸發(fā)射可以是雙葉ff發(fā)射)。在圖1中，來自并入fbg的單模光纖的反饋用作窄光譜和空間濾波器，它的近高斯變跡法(由光纖模態(tài)形狀提供)用于減少不希望的空間模式的激發(fā)。

圖2示意性地描繪展示fbg子孔徑遠(yuǎn)場反饋的實(shí)驗(yàn)，其中圖3-8描繪來自所述實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中的一些，這在以下章節(jié)1中進(jìn)一步討論。在圖2的實(shí)驗(yàn)中，bal的慢軸ff通過自由空間傳播而進(jìn)入，這將通常不是在封裝激光器系統(tǒng)中的情況。如以下章節(jié)2中進(jìn)一步討論的，圖9-15示出具有一個(gè)或多個(gè)離軸單模fbg并入纖芯的光纖的若干非限制性實(shí)例，所述纖芯可光學(xué)耦合到封裝系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)bal，以使bal的發(fā)射波長變窄并使其穩(wěn)定、改進(jìn)ff發(fā)射圖樣并且捕獲bal的所有或幾乎所有輸出功率。

1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2示意性地示出實(shí)驗(yàn)，其中bal的慢軸雙葉ff發(fā)射的離軸部分被選擇性地饋送回bal中。圖2所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)置以及從實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)(其中一些在圖3-8中示出)盡管說明本發(fā)明，但僅僅是實(shí)例并且不意圖限制本發(fā)明的范圍或應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到這個(gè)專利中描述的本發(fā)明可以多種多樣的方式來應(yīng)用以獲得多種多樣的效果。

在圖2中，facylin.是二極管的快軸中的圓柱形透鏡系統(tǒng)。pol.cont.是確保用于耦合回bal中的正確偏振的光纖偏振控制器。診斷套件由可互換功率檢測器和光譜分析儀組成。

在圖2中，bal的反射前表面和后表面限定一個(gè)光學(xué)激光腔。光纖中的bal和fbg的后表面限定第二激光腔，這些表面中的所有三個(gè)形成復(fù)合腔，并且有助于變窄系統(tǒng)的操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到具有光學(xué)反饋的激光器表示與復(fù)合腔激光器相同的物理系統(tǒng)。然而，本發(fā)明不限于復(fù)合腔設(shè)備和方法。例如，在一些實(shí)施方案中，bal的發(fā)射側(cè)反射表面可替代地具有減反射涂層，從而導(dǎo)致圖2的設(shè)置更接近單腔設(shè)計(jì)。

圖2的實(shí)驗(yàn)中使用的fbg被測量為具有98%反射率、1.0nm全寬半峰反射率以及973.9nm的峰值反射率。在其他實(shí)施方案中，可采用具有其他特性的fbg。在一些實(shí)例中，根據(jù)具體應(yīng)用和所需效果，fbg可具有大于60%的反射率、大于70%的反射率、大于80%的反射率、大于90%的反射率或大于95%的反射率、大于或小于1.0nm的全寬半峰反射率(例如，0.01nm與4nm之間)以及在其他波長下的峰值反射率。在其他實(shí)施方案中，例如當(dāng)使用雙fbg時(shí)或者當(dāng)使用具有ar涂布刻面的fbg時(shí)，可采用具有較低反射率(在一些實(shí)例中具有低至5%的反射率)的fbg。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到存在用于產(chǎn)生具有窄線寬的fbg的許多方法，包括具有光譜重疊特征的級聯(lián)fbg等。

圖2的實(shí)驗(yàn)中使用的bal專用于在977nm下以全功率(大約3w)來操作，但冷卻成更緊密地匹配fbg波長。在其他實(shí)施方案中，可使用具有或不具有溫度控制的其他bal。由于商用bal上的低反射率涂層，在此特定實(shí)例中僅需要相對較小數(shù)量的外部反饋以急劇地改變激光特性。在允許通過fbg的反饋之前，適度的3.2%的bal輸出功率被耦合到單模光纖。光譜寬度被測量為半峰全寬度(fwhm)。圖2的實(shí)驗(yàn)中使用的bal僅是可與本發(fā)明一起使用的bal的一個(gè)非限制性實(shí)例。

圖3示出圖2的實(shí)驗(yàn)中的子孔徑fffbg反饋的光譜影響。以3.0a操作，bal發(fā)射光譜在反饋的情況下具有0.26nm的光譜寬度，比隔離發(fā)射的2.8nm的寬度窄10.6倍。在所有情況下，對于一定操作功率范圍和在14.2℃至20.8℃的范圍內(nèi)的溫度，未觀察到光譜峰值從974.4nm移位或顯著加寬，而不管在此范圍內(nèi)的自激激光波長的移位。

對于泵浦應(yīng)用中所采用的一些實(shí)施方案感興趣的是發(fā)射的光譜強(qiáng)度。為具有和不具有圖2的實(shí)驗(yàn)中的反饋的bal發(fā)射計(jì)算發(fā)射到指定光譜箱(以發(fā)射峰值為中心)中的輸出光譜的一部分。圖4將兩種情況的結(jié)果示出為光譜箱寬度的函數(shù)。為包含95%的大多數(shù)發(fā)射使用實(shí)際度量，具有反饋的bal的光譜寬度小于自激bal的光譜寬度的一半?？紤]到圖3中示出的反饋光譜的非常窄的fwhm但是較寬的消隱，預(yù)期更大的反饋將消除至少一些實(shí)例中的消隱，從而進(jìn)一步使總光譜變窄，以便允許在至少一些實(shí)例中的常規(guī)(非反饋)情況下的窄吸光帶的更大利用和顯著益處。

在至少一些實(shí)例中，實(shí)際激光器體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)方面是對特定構(gòu)造的敏感性。圖5示出常規(guī)bal的fwhm與圖2的復(fù)合腔裝置的fwhm的比率，其中從ff中的一系列位置提供反饋。位置1位于發(fā)射的中心軸線附近，并且增加對應(yīng)于逐漸離軸反饋的位置指數(shù)。位置14在遠(yuǎn)場的邊緣附近，意味著指示的ff位置的范圍覆蓋幾乎額定激光輸出(半)ff的整個(gè)跨度。可能由于對優(yōu)先激光空間模式的增加的耦合和反饋，在ff發(fā)射的峰值附近觀察到在此非限制性實(shí)施方案中變窄的最佳光譜。在此實(shí)例中，耦合的范圍覆蓋額定ff發(fā)射的大部分(大約25%)，從而指示針對常規(guī)制造和定位公差，這種技術(shù)的商用應(yīng)用將更穩(wěn)健。

在圖5中，常規(guī)bal的光譜fwhm與具有從一系列位置提供的反饋的復(fù)合腔裝置的光譜fwhm的比率對應(yīng)于ff中的離軸反饋角度。這個(gè)最佳反饋位置的實(shí)施方案可在0.5度離軸與來自所使用二極管的最大支持離軸發(fā)射之間(通常但不限制于3度至6度之間)。

圖6將常規(guī)bal的fwhm與圖2的復(fù)合腔bal的fwhm的比率示出為14.2℃至20.4℃的范圍內(nèi)的散熱溫度的函數(shù)。在測量的溫度范圍內(nèi)，具有fbg反饋的bal的光譜峰值保持固定為974.4nm，即使自激bal的波長移位大約4nm。實(shí)驗(yàn)的耦合系統(tǒng)表現(xiàn)出一些隨溫度的變化性，注意最顯著的是15.3℃處的18.8倍的改善，其中在10倍改善周圍獲得更多可再現(xiàn)的結(jié)果。這些結(jié)果指示在至少一些實(shí)例中：(a)封裝系統(tǒng)將得到比在光學(xué)臺上獲得的那些更多可再現(xiàn)的結(jié)果，(b)增加系統(tǒng)力學(xué)(例如，在封裝系統(tǒng)中)的熱穩(wěn)定性將幫助耦合并允許增加的性能和熱波長穩(wěn)定性；以及(c)盡管常規(guī)并穩(wěn)定地觀察到10倍的光譜變窄，但考慮到更加熱穩(wěn)定和機(jī)械穩(wěn)定的封裝，光譜可能夠變窄可能兩倍的另一因數(shù)。

除了圖2的實(shí)驗(yàn)中的這個(gè)fbg反饋的光譜影響之外，測量發(fā)射功率的(對于至少一些應(yīng)用和實(shí)例有利的)有利變化，如ff慢軸發(fā)射圖樣的變化。圖7示出外部反饋bal與自激bal的功率輸出的增加。在1.4-3.0a方案中測量到發(fā)射功率的7-13%的增加，其中在3a(可獲得的最大)電流下測量到13%。由于bal的發(fā)射圖樣，此相對功率增加展示變化，并且因此由于對于此實(shí)驗(yàn)測量將光纖固定在遠(yuǎn)場中的一個(gè)位置處，反饋的相對影響也會隨電流變化。由于輸出功率增加，高強(qiáng)度ff特征可繼續(xù)移動并遠(yuǎn)離單模光纖移動，從而導(dǎo)致對bal的反饋的變化。在這些中等至高功率水平下，耦合的相對數(shù)量隨功率變化保持得相當(dāng)高，從而指示位置調(diào)諧對于這種配置的主要益處是不必要的。然而，在至少一些實(shí)例中，可能希望針對每個(gè)給定bal設(shè)計(jì)優(yōu)化光纖在ff平面中的位置。在圖2的配置中，從二極管的ff發(fā)射的一半獲得功率測量，并且因此潛在地僅示出輸出的對稱性變化。然而，bal中的增益指數(shù)耦合的無序性質(zhì)暗示輸出應(yīng)主要通過裝置的增益模式且不直接通過反饋來進(jìn)行空間分布，如圖8中所指示的。

由于來自圖2的系統(tǒng)中的單模光纖fbg的反饋，對bal的內(nèi)部空間特性的干擾由圖8中記錄的半ff分布來指示。這個(gè)圖示出反饋導(dǎo)致在ff反饋的位置處的增強(qiáng)峰值。在此實(shí)例中，ff分布的變化的性質(zhì)取決于ff的饋送回bal的區(qū)段。此外，在此非限制性實(shí)例中，選擇ff反饋位置以使性能最大化，這在標(biāo)準(zhǔn)情況下通過增強(qiáng)激光器中的現(xiàn)有主導(dǎo)空間分布來完成。盡管僅示出ff分布的輕微變化，但增加的反饋可潛在地同時(shí)改善ff葉的清晰度以及功率和效率。結(jié)果可以是具有改善的光譜純度的顯著更高亮度的bal。例如，在一些實(shí)施方案中，利用單fbg反饋，可實(shí)現(xiàn)亮度的7-30%的增加。在一些實(shí)施方案中，利用雙fbg反饋，諸如以下在圖15中討論的，可預(yù)期亮度的500-1000%的增加。

2.使用具有并入fbg的一個(gè)或多個(gè)離軸單模纖芯的光纖的設(shè)備。

盡管由圖2所示的實(shí)驗(yàn)通過自由空間傳播進(jìn)入bal的慢軸ff，但在至少一些實(shí)施方案中，可在圓柱形透鏡的傅里葉平面中進(jìn)入慢軸ff，諸如圖10中示出的實(shí)例所示。如圖10所示，所述設(shè)備包括與常規(guī)快軸光學(xué)器件結(jié)合的慢軸傅里葉變換光學(xué)器件，以聚焦所需慢軸ff用于耦合到高功率傳輸光纖中。然而，為了允許此特定實(shí)施方案中所提出技術(shù)的有益光譜變窄效果，這種多模傳輸光纖具有并入fbg的嵌入離軸單模纖芯，如圖9和圖10針對本發(fā)明的一些實(shí)施方案所描繪的。在至少一些實(shí)例中，這種設(shè)備為其意圖目的(諸如光泵浦或機(jī)加工)捕獲從bal發(fā)射的基本上所有光。在一些實(shí)施方案中，所述設(shè)備捕獲從bal發(fā)射的光的多于50%、從bal發(fā)射的光的75%或更多、從bal發(fā)射的光的90%或更多、從bal發(fā)射的光的95%或更多或者從bal發(fā)射的光的99%或更多。換句話說，不管反饋配置如何，概念的雙包層光纖狀實(shí)現(xiàn)方式捕獲從二極管激光器發(fā)射的所有光。圖9和圖10中示出的這些非限制性實(shí)例與僅可使用一半光或者濾波技術(shù)引起較大腔內(nèi)損耗的許多反饋技術(shù)形成鮮明對比。圖9和圖10中所示的實(shí)例相比于使用立體布拉格光柵應(yīng)具有更低數(shù)量的散射光，所述立體布拉格光柵在標(biāo)準(zhǔn)情況下相對于自激激光器導(dǎo)致降低的輸出功率。此外，本配置中的任何剩余散射可能仍由多模傳輸光纖捕獲。

圖10中所示的實(shí)例可以是復(fù)合腔或單腔裝置。在單腔配置的一些實(shí)施方案中，并入fbg的嵌入離軸單模纖芯用作共振腔反射鏡中的一個(gè)，其中bal的發(fā)射側(cè)包含ar涂層。

圖9和圖10示出單待發(fā)反饋的實(shí)例。在一些實(shí)例中，可從雙待發(fā)反饋獲得極大增強(qiáng)的空間和光譜特性。盡管在類似于圖2的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)將由于具有來自發(fā)射兩側(cè)的反饋的幾何結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致在標(biāo)準(zhǔn)情況下嚴(yán)重限制可提取功率，但在至少一些實(shí)施方案中，本文呈現(xiàn)的本發(fā)明將使用傳輸光纖體系結(jié)構(gòu)捕獲基本上所有發(fā)射。雙待發(fā)反饋可例如利用圍繞多模光纖的中心軸線成鏡像的第二fbg并入纖芯而容易地完成。

對于更高功率系統(tǒng)中典型的空間傾斜的多個(gè)bal，可使用標(biāo)準(zhǔn)多纖芯光纖制造技術(shù)為每個(gè)激光器包含多個(gè)此類fbg并入纖芯。

圖11-15示出具有各自并入被配置用于子孔徑fbg反饋的fbg的多個(gè)離軸嵌入纖芯的傳輸光纖的各種非限制性實(shí)例。圖11示出雙反饋的一個(gè)實(shí)例，其示出光纖剖視圖，其中參考數(shù)字1指示多模光纖的外部包層，參考數(shù)字2指示內(nèi)部包層，參考數(shù)字3指示并入光纖布拉格光柵的嵌入纖芯，并且參考數(shù)字4指示半導(dǎo)體激光束在光纖輸入面上的入射位置。在圖11的實(shí)例中，兩個(gè)嵌入纖芯距離內(nèi)部包層的中心等距離間隔。在其他實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)纖芯可距離內(nèi)部包層的中心以不同距離間隔。在圖11中，兩個(gè)嵌入纖芯是雙側(cè)的，即它們被布置在距離內(nèi)部包層的中心的相對側(cè)上。在其他實(shí)施方案中，例如如圖12中所示，多個(gè)纖芯可位于內(nèi)部包層的一側(cè)上(如左邊的實(shí)例中所示)或者可以是單側(cè)和雙側(cè)的組合(如右邊的實(shí)例中所示)。圖11和圖12表示用于增加進(jìn)入bal中的總反饋和/或使用多個(gè)fbg來減少凈發(fā)射帶寬的替代布置。

圖13示出多光束反饋的兩個(gè)實(shí)例，并且圖14示出多光束雙反饋的兩個(gè)實(shí)例。如圖13和圖14所示，嵌入纖芯的中心和內(nèi)部包層的中心不需要完全相對于彼此共線。還如圖13和圖14所示，多個(gè)激光器可耦合到單個(gè)光纖中。圖13(左)示出用于bal陣列的高亮度堆疊構(gòu)造的單纖芯反饋構(gòu)造。圖13(右)示出與圖13(左)相同的用于空間地旋轉(zhuǎn)90度使得它們可偏振組合到單個(gè)光纖中的兩個(gè)bal陣列。圖14示出用于與圖13相同情況的雙纖芯反饋的實(shí)例。其他雙纖芯和多纖芯布置也是可能和可設(shè)想的。例如，圖12中所示的纖芯布置可在類似于圖13和圖14的那些bal陣列中實(shí)現(xiàn)。

在具有改進(jìn)光束質(zhì)量的潛力的情況下，本技術(shù)的實(shí)施方案還可允許使用多模光纖的更小直徑，從而增強(qiáng)總體光纖耦合二極管激光器系統(tǒng)的亮度。圖15示出具有顯著增強(qiáng)的亮度的雙反饋的一個(gè)實(shí)例。在此實(shí)例中，內(nèi)部包層在尺寸上顯著減少(并且在其他實(shí)例中，可完全去除)，并且每個(gè)輸出可稍后耦合到匹配纖芯和內(nèi)部包層參數(shù)的額外光纖。在此實(shí)例中，可為有效激光發(fā)射降低光纖布拉格光柵的反射率。在此實(shí)例中，所描繪輸出來自單個(gè)激光器。

對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變更。并不意圖將本發(fā)明局限于所公開的一種或多種具體形式，但相反，意圖涵蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、替代構(gòu)造和等效物，如所附權(quán)利要求書中所限定。因此，旨在本發(fā)明涵蓋本發(fā)明的修改和變更，只要所述修改和變更在隨附權(quán)利要求書和其等效物的范圍內(nèi)即可。