用于中和远红外的紧凑的相干和高亮度光源的制作方法

用于中和远红外的紧凑的相干和高亮度光源的制作方法
【专利摘要】本发明披露了基于被动锁模Tm光纤梳激光器的用于中和远红外光谱区的紧凑的高亮度光源和示例性应用。在至少一个实施例中，所述梳源的相干性在利用放大的单频激光器的系统中被增大以泵浦Tm光纤梳激光器。由被动锁模Tm光纤梳激光器产生的光学带宽通过利用用于色散补偿的合适的啁啾光纤布拉格光栅或具有适当选定值的二阶和三阶色散的光纤利用同步二阶和三阶色散补偿被进一步降低。可使用具有大反常值的三阶色散的光纤或具有大数值孔径的光纤例如在光纤包层形成空气孔的光纤。
【专利说明】用于中和远红外的紧凑的相干和高亮度光源
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于中和远红外光谱区的紧凑的高亮度光源，包括基于光纤激光器的系统及其示例性应用。
【背景技术】
[0002]高亮度中红外光源在医学、光谱学、测距、感测和计量学中有许多应用。所述源需要非常强劲、具有长期稳定性、并且还包括具有高度光学集成的最少部件数用于大量市场应用。基于半导体激光器的中红外光源是非常普遍的。更具体地说，已可获得量子级联激光器，其允许高度集成。不过，低温冷却的要求一般是障碍，并且对于许多应用是不允许的。
[0003]高度光谱相干性在频梳的构造中也是尤其重要的。鉴于工作在近红外和中红外光谱区域的激光源是易于购得的，对所述工作在中红外波长区域的频梳源做的工作很少。
[0004]实际上，迄今为止还没有生产出具有高光谱密度和通过高度光谱相干性工作的大量可生产的基于相干光纤的中红外源或中红外梳源。

【发明内容】

[0005]本发明披露了基于被动锁模Tm光纤梳激光器的紧凑的相干中红外和远红外频梳系统。如本文所用，中红外和远红外光谱区域包括在从约1.7μπι到约几十微米范围内的波长。举例来说，基于光纤的激光系统的输出可能在从约1.8μπι到约20μπι的波长范围内，这是分子光谱学应用很感兴趣的范围。
[0006]为了增大梳源的相干性，放大的单频激光器被用于泵浦Tm光纤梳激光器。通过利用同步的二阶和三阶色散补偿(利用用于色散补偿的适当的啁啾光纤布拉格光栅或具有适当选定值的二阶和三阶色散的光纤)进一步增大由被动锁模Tm光纤梳激光器产生的光学带宽。具有三阶色散的大反常值的光纤特别有用，并且可由高度掺锗(Germania)的光纤或具有大数值孔径的光纤(例如，在光纤包层形成有空气孔的光纤)制成。
[0007]Tm光纤梳激光器的光学带宽还通过利用光学环形腔或法布里-珀罗(FabryPerot)腔结合正色散光纤以及用于色散补偿的光纤布拉格光栅来进一步增大。
[0008]可利用直接调制Tm光纤梳激光器泵浦的振幅来控制Tm光纤梳激光器的载波包络偏移频率。可替换地，电子寻址光学部件可被设置在用于载波相位调制的腔内。所述电子寻址光学部件的一个示例是声光调制器，所述声光调制器可通过腔损耗调制来调制载波包络偏移频率。作为另一个可替换例，外部振幅调制器可被插在Tm光纤梳激光器和泵浦之间。
[0009]Tm光纤梳激光器的输出可在Tm光纤放大器被进一步放大，其中利用Tm光纤放大器中的啁啾脉冲放大可大大增加可获得的脉冲能量。通过实施二阶和三阶色散的补偿来降低放大脉冲的脉冲宽度。非线性脉冲压缩可直接在Tm放大器或Tm放大器的未掺杂光纤下游实施。例如，可实施非线性脉冲压缩技术，例如较高阶孤子压缩或拉曼(Raman)孤子产生。当直接在Tm放大器中采用脉冲压缩，核心泵浦的Tm放大器允许产生特别高的脉冲能量。结合Tm放大器，可产生短于50fs或更短的脉冲宽度。非线性脉冲压缩技术对于非常短的脉冲的产生特别有用。因为石英光纤在2000nm的较高自聚焦阈值，非线性压缩技术可直接在石英光纤中产生峰值功率>10MW的短脉冲。
[0010]通过将高度非线性光纤直接拼接至Tm光纤放大器的输出或脉冲压缩光纤可生成跨倍频程超连续光谱。利用非线性晶体或波导中光谱频移可进一步向上或向下频移Tm光纤激光器的输出。可替换的，通过利用光学参数振荡器、光学参数发生器或放大器可获得向下频移的光谱。
[0011]高能量短脉冲Tm光纤放大器还可用于微加工应用并尤其是半导体例如硅中的亚表面加工。对于所述微加工应用,可利用啁啾脉冲放大产生高能量脉冲。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图I示意性地示出了优化用于生成宽相干脉冲光谱的被动锁模Tm光纤激光器。
[0013]图2示意性地示出了具有正二阶色散和负三阶色散的Tm掺杂光子晶体光纤的截面。
[0014]图3示意性地示出了锁模Tm光纤激光器与核心泵浦的Tm放大器结合。
[0015]图4示意性地示出了优化用于生成宽相干脉冲光谱的被动锁模Tm光纤激光器的可替换实施例。
[0016]图5不意性地不出了被动锁模Tm光纤振荡器和Tm光纤放大器。
[0017]图6示意性地示出了基于TmFCPA系统的示例性材料加工装置。
[0018]图7示意性地示出了 Tm光纤激光系统泵浦光学参量振荡器。
[0019]图8是由低噪声Tm光纤梳激光器利用f_2f干涉仪获得的RF光谱的图表。
【具体实施方式】
[0020]产生非常短的脉冲例如飞秒脉冲的基于光纤的中红外源或者通过锁模光纤激光器可获得的中红外源对于在医学、光谱学、测距、感测和计量学的应用尤其有用。飞秒脉冲在中红外产生中有许多优点。例如，结合非线性晶体中的自频移，可获得具有飞秒脉冲的在中红外到远红外光谱区的频率可调谐输出，如最近披露于美国专利申请No. 61/426，327、发明名称为“Compact, high brightness light sources for the mid and far IR”中，其申请日为2010年12月22日（‘327)。在另一个示例中，结合超连续谱产生，飞秒脉冲与ps或ns脉冲相比允许更有效的频率转换，这是因为飞秒脉冲的峰值功率对于相同的脉冲能量与ps或ns脉冲相比要高得多。因此，中红外频率产生可在高脉冲重复率进行。高脉冲重复率也可使所述源的平均功率或光谱密度最大化。采用通过锁模振荡器产生的飞秒脉冲的另一个示例是当将所述飞秒脉冲耦合入高度非线性光纤时它们改进的光谱相干性，这在频率计量学应用中是一个重要的方面。
[0021]图I中示出了优化用于产生短脉冲和宽相干谱的被动锁模Tm光纤振荡器的若干个部件。Tm振荡器腔110通过泵浦源120泵浦。在本示例中，泵浦源120包括单模种子激光器，例如低噪声单频光纤激光器或单频二极管激光器，工作在1500-1650nm波长区域，以便与该区域的Tm光纤吸收带重叠。当不要求超低噪声时，工作在该波长区域的Er光纤激光器也可用作泵浦源。单频光纤种子激光器在Er光纤放大器中被进一步放大并被用于泵浦Tm光纤激光器腔。Er光纤前置放大器泵浦通过可选的振幅调制器和光纤耦合器Cl被引入Tm光纤激光器腔110。
[0022]作为Tm光纤振荡器的替代,还可实施Tm:Ho光纤振荡器或Ho光纤振荡器。随之也要求泵浦源的适当改变。例如，Ho光纤可通过Yb光纤激光器在1150nm被泵浦，这在本领域是公知的。
[0023]Tm光纤激光器腔110被设置为单向环形腔，包括Tm光纤、用于泵浦耦合的耦合器Cl和用于输出耦合的耦合器C2。环形激光器利用非线性偏振演化被进一步被动锁模。所述被动锁模单向光纤环形腔例如披露于美国专利5，515，194( ‘194)中。所述腔还包括准直透镜L1、L2和被设置为四分之一波或半波片的波片W1、W2、W3和W4。所述腔还包括隔离器和偏振分束器PBS。Tm光纤103在一端被拼接到标准单模光纤127_b例如Corning SMF-28光纤，如本领域所公知的。耦合器Cl和C2也被设置为具有标准的单模光纤，在这里被称为尾纤，并用于将泵浦光耦合入腔并从其提取输出。在另一端，Tm光纤被拼接至一长度的色散补偿光纤101，所述色散补偿光纤被连接至具有单模光纤127-a的耦合器C2。所述腔还包括重复率控制器105，其中光纤圈由尾纤缠绕到压电转换器而制成，用于重复率控制。所述用于重复率控制的元件是公知的。
[0024]当腔110内部的总体腔色散近似为零时，图1的激光系统产生最短的脉冲。更一般地，为了产生具有最低量的载波相位噪声的最短可能脉冲，腔的二阶色散应当接近于零或在+/-20，OOOfs2每米腔内长度的范围内。优选的，腔内二阶色散的所述低值是利用具有不同值的二阶和三阶色散的光纤获得的。一般，标准的单模未掺杂尾纤和Tm光纤具有相似值的二阶和三阶色散，至少对于工作在2000nm或接近2000nm波长(例如从约1700到约2500nm的波长范围内)的Tm光纤振荡器，二阶和三阶色散的表示会是相同的。一个原因是在不引起失透的情况下对石英光纤中允许的玻璃成形掺杂剂例如αι20。和P2O5的掺杂浓度有限制。由于Al2O3和/或P2O5提供石英光纤中Tm的高溶解度，所述Tm掺杂的光纤的数值孔径通常被限制在约0.25，因此限制可被结合入所述光纤的波导色散的量。相反的，对于无稀土色散补偿光纤，GeO2可被用作主要掺杂剂，允许大的多的光纤数值孔径值(可达到约
0.4)和大波导色散值。
[0025]因此，为了提供非常低、接近最小的腔内色散，可在不同的实施例中使用补偿Tm光纤的色散的光纤或任何标准未掺杂的单模尾纤。这些色散补偿光纤可被设计成具有二阶和三阶色散值，与Tm和尾纤中的相应值具有相反的表示(sign)。例如，可能采用多个光纤部分，每个部分具有至少一长度的光纤，其中:
第一光纤部分具有正色散值，D2,；
第二光纤部分具有负色散值，D22 ；
第一光纤部分具有负的三阶色散值，DS1 ;和 第二光纤部分具有正的三阶色散值，D32。
另外，特定的光纤部分不需要包括和另一部分相同数量的光纤以便产生净(或平均)正或负色散值，如上所表示。
[0026]另外，理论上，二阶色散和三阶色散的比率应满足以下关系:
(02^03^/(022/032)~I,
其中，分别是Tm光纤和色散补偿光纤中二阶色散和三阶色散的值。在一些优选的实施例中，二阶色散和三阶色散的比率还近似满足:优选地：
O. 2< (02^03^/(022/033) <5
更优选地：
O. 5< (02^03^/(022/033) <2
最优选地：
O. 7< (D27D3) / (D22/D32)〈1.3
如上所述，为了产生具有最小载波相位噪声的最短脉冲，二阶色散的总体值应在约+/-20，OOOfs2每米腔内光纤长度的范围内。一般,光纤腔可包括多于两个的不同光纤设计。在这样的实施例中，足以将具有正色散的光纤和具有负色散的光纤合并成具有二阶和三阶色散的平均值的两个不同的光纤部分。
[0027]另一用于获得具有相反表示的二阶色散但相似的二阶/三阶色散比率的可替换例可通过实施光子晶体光纤来完成。例如，通过环绕中央掺杂的光纤部分添加小空气孔(如图2所示）并适当控制芯直径可制造具有正色散的掺Tm光子晶体光纤。图中示出了由嵌在较大石英光纤包层205中的六个空气孔210环绕的掺Tm纤芯220的光纤。因此也可获得负值的三阶色散。可替换的，可制造未掺杂的光子晶体光纤，其相似地允许二阶色散和三阶色散的控制。所述未掺杂的光子晶体光纤可基于石英玻璃材料。
[0028]当二阶色散对三阶色散的比接近匹配并且腔的有效（active)色散被设定近似为零(通过选择适当的光纤长度）时，所产生的脉冲基本上在腔内部的某处被带宽限制。假设耦合器C2的尾纤的色散远小于腔内色散补偿光纤101的色散，在耦合器C2的输出产生正啁啾脉冲。随后通过在耦合器C2的输出适当选择尾纤长度来获得近带宽限制（极限）的脉冲。这里，耦合器C2的耦合器尾纤优选选择具有如腔内掺Tm光纤103的相似值的二阶和三阶色散。另外，与‘194专利不同，通过调节总体有效腔色散为微负同时仍产生非常短的脉冲，所述激光系统可作为基本上具有最小腔内脉冲宽度变化的孤子激光器。
[0029]所述激光系统也可作为（自）相似子（similariton)激光器,例如,披露于美国专利7，782，910，并且当通过总体正腔色散使激光器工作时可产生近似抛物线脉冲。促进了抛物线脉冲形成，因为Tm光纤和光纤尾纤可具有比色散补偿光纤大的多的纤芯面积，因此脉冲成形是由色散补偿光纤主导的，导致抛物线脉冲形成。更一般地，与传统的抛物线脉冲生成技术不同，这利用负色散增益光纤而非正色散增益光纤允许光纤激光器腔中的抛物线脉冲形成。
[0030]除了通过大光学带宽和最少量的载波相位噪声工作外，工作在接近零色散点的另一优点是近带宽限制（极限）的脉冲可在耦合器C2的输出尾纤处容易地获得。一个原因是对于某一光纤尾纤长度，输出脉冲的二阶色散和三阶色散均被自动补偿，如上文所述。在连接至被动锁模振荡器的外部光纤尾纤中同步二阶和三阶色散补偿是困难的，除非使用复杂和昂贵的脉冲成形元件。
[0031]在图I的示例中，示出了利用非线性偏振演化以便锁模的锁模光纤梳环形激光器。不过，当使用锁模来产生脉冲宽度<150fs或光谱带宽>60nm的脉冲时，适用对于选择腔内光纤的二阶和三阶色散的值的类似考虑。应当指出，当使用任何锁模技术时适用所述考虑。例如，通过在腔内的任何地方额外使用石墨烯或碳纳米管可饱和吸收器可构造具有降低的偏振灵敏度的环形激光器结构。所述可饱和吸收器例如还可通过本领域公知的渐逝场稱合被结合在光纤锥并且例如披露于K.Kieu和M.Mansuripur的‘Femtosecondlaser pulse generation with a fiber taper embedded in carbon nanotube/polymercomposite，, Opt.Lett., 32, 2242-2244(2007)。
[0032]额外的Tm放大器(未示出)还可被拼接到耦合器C2的输出。Tm放大器的二阶和三阶色散值可通过插入在放大器前的适当长度的色散补偿光纤被补偿。通过光纤的最佳选择，并且还利用Tm放大器内部的非线性压缩，通过所述系统可产生在大于十(数十)nj的脉冲能量的短于50fs并可短至10-30fs的脉冲。
[0033]图3示出了具有额外的核心泵浦的Tm放大器310的系统结构。这里，Tm振荡器输出通过波分复用耦合器Cl被注入Tm放大器光纤303。耦合器Cl还将泵浦光引入Tm放大器光纤。另外的色散补偿光纤也可被包括在耦合器Cl的上游，其没有被单独示出。该色散补偿光纤理想地补偿Tm放大器的二阶和三阶色散和在振荡器的输出处获得的任何残余脉冲啁啾，从而确保在Tm放大器的输出或可选的f禹合器C2的输出产生短脉冲。如结合图1所讨论的，泵浦光是由注入有二极管的铒放大器或可替换的在1500-1650nm波长区域的光纤激光器获得。可方便地使用包层泵浦的铒放大器。随后在Tm放大器的端部或在可选的耦合器C2获得Tm放大器输出。为了能够从Tm放大器的两端核心泵浦，C2还可被设置为波分复用耦合器。Tm放大器或耦合器C2的尾纤的非线性脉冲压缩或较高阶孤子压缩还可用于在非常紧凑的结构中获得非常短的脉冲。另外，可以在耦合器C2的下游使用大模面积光纤，以便进一步增大可能的脉冲能量。在其它的实施例中，可以省略耦合器Cl，并且仅耦合器C2可用于泵浦Tm放大器。
[0034]在获得最短脉冲的放大器输出的位置处，可以拼接高度非线性石英光纤，其允许宽带相干超连续谱和频梳产生。载波相位可通过插在高度非线性光纤(未示出)的输出后的f_2f干涉仪测量。载波相位测量技术是公知的，并披露于美国专利7，649，915 (‘915)，发明名称为“Pulsed laser sources”,该文献在此以其全文形式被结合入本文作为引用。例如，‘915专利的图8-13和相关正文部分披露了振荡器相位控制实施例和被设置成具有高度非线性光纤的高度集成的频梳源。
[0035]为了简化整个系统的组装，优选地，所有的Tm放大器和高度非线性光纤基于硅，通过熔融光纤拼接使光纤连接。适当的高度非线性光纤是被设计成在Tm光纤系统的发射波长提供约为零色散或微负色散的光纤。基于石英光纤部件的基于Tm光纤的超连续谱源的益处不仅可从如结合图1所述的产生非常短的脉冲的锁模Tm光纤振荡器获得，而且还可以通过任何Tm光纤系统获得。例如，超连续谱产生还可利用产生长的多的脉冲(在20fs-50ps范围内)的锁模Tm光纤振荡器获得，或者产生具有ns脉冲宽度的脉冲的Tm振荡器获得。在所述系统中使用石英(硅)Tm光纤放大器和高度非线性石英光纤是有利的，因为其简化了系统结构。
[0036]作为对高度非线性石英光纤的替换，可使用非硅(石英)高度非线性光纤，例如硫系光纤或碲化物光纤。不过，所述光纤可能更难以处理并且不总是能够被拼接至石英光纤。由于所述更为特殊光纤材料的高度非线性，仅利用Tm振荡器的输出而不需要Tm光纤放大器还可产生相干跨倍频程超连续光谱。
[0037]再次参见图3，对于频梳产生，可通过例如调制振荡器二极管种子激光器的工作电流或通过调制通过被引向振荡器的Er放大器所产生的振荡器泵浦功率来调制Tm光纤激光器的载波相位。可替换地，如图I所示的振幅调制器可被插在振荡器耦合器Cl的前面用于载波相位调制。其它的替换例在本领域也是公知的。例如，美国专利7，649，915 (‘915)披露了部件可被结合入腔内部的光学路径用于载波相位控制，其中这些部件优选是电子寻址的。允许特别快速腔内载波相位调制的腔内部件的一个示例结合Fermann等人的美国专利申请 12/399，435 的图 6c 被讨论,其发明名称为 “Optical scanning systems based ondual pulsed laser systems”、申请日为2009年3月6日，其中实施声光调制器用于腔内损耗和载波相位调制。美国专利申请No. 12/399，435的内容在此以其全文形式被结合入本文作为引用。
[0038]作为另一可替换例，Tm光纤激光器的输出可被传输至声光频移器，以便稳定系统的载波相位而不需振荡器功率控制。所述方案在本领域是公知的，并因此不需进一步解释。本文所讨论的载波相位控制的不同方法不仅可用于结合图I所述的光纤振荡器，而且还可用于任何锁模光纤振荡器，即，声光调制器可用于载波相位控制，通过产生在20fs-50ps范围内的脉冲的Tm光纤振荡器或基于任何其它稀土掺杂剂的锁模振荡器。
[0039]图4示出了采用Fabry-Perot腔410而非环形腔的被动锁模Tm光纤振荡器的可替换实施例。所述振荡器还包含用于额外色散控制的光纤布拉格光栅以及可饱和吸收器（SA)以启动锁模操作。SA可以是基于例如（完全）生长在GaSb基片上的InAs/AlSb多量子，不过，其它可饱和吸收器例如本领域公知的石墨烯或基于碳纳米管的吸收器也可被实施。振荡器腔设计非常类似于环（形）设计110。Tm振荡器泵浦420包括通过Er放大器放大的种子激光器，并且泵浦光通过可选的调制器和波分复用耦合器Cl被引向由光纤布拉格光栅和SA约束的光纤激光器腔。所述腔还包括Tm石英光纤403和正常色散光纤401，所述正常色散光纤具有正常色散（接近2000nm)。波片Wl及W2和偏振分束器PBS用于偏振控制。透镜LI和L2用于控制可饱和吸收器上的光斑大小。通过贯穿所述腔采用所有偏振保持部件可除去用于偏振操纵的部件。
[0040]为了产生最短的脉冲或最宽的脉冲光谱，通过高色散光纤提供大部分的腔色散或非线性是有利的。高色散光纤的二阶色散的绝对值应当比Tm光纤的二阶色散的绝对值大至少约I. 5倍。可替换地，正常色散光纤的长度应当比Tm光纤的长度长至少约I. 5倍。光纤光栅则补偿腔内的二阶和三阶色散的剩余值。如同结合图I所讨论的环形激光器设计，抛物线或相似子脉冲可通过整体正腔色散和负色散Tm光纤放大器产生。最宽的脉冲光谱可通过用微正值的整体腔色散操作振荡器获得，或一般在提供腔色散在±20，OOOfs2每m腔内光纤长度的范围内时获得。对于宽带宽产生，正常色散光纤还可被包括在邻近光纤光栅处，其还允许将光纤光栅直接写入正常色散光纤。
[0041]尽管图4示出了采用Tm掺杂的光纤的光纤振荡器，也可使用其它的稀土掺杂剂结合所述腔设计和如上文所讨论的抛物线脉冲产生。例如，作为Tm光纤的替代，负色散Er掺杂的光纤也可被实施，结合正（常）色散光纤和负色散光纤光栅。另外，还可采用通过光纤光栅促进的三阶色散补偿。当采用结合图2所述的正色散Tm光纤结合负色散补偿光纤或负色散啁啾光纤布拉格光栅时，也可引起抛物线脉冲产生。所述方案利用正色散Er或Yb振荡器模仿抛物线脉冲产生，例如披露于Fermann等人的美国专利7，782，910、发明名称为“Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers，，。
[0042]对于一些应用，增大来自Tm光纤放大器的脉冲能量超过由非线性压缩设定的限制是有益的。对于所述应用，可实施本领域公知的啁啾脉冲放大。图5示出了基于光纤的啁啾脉冲放大系统(FCPA),包括Tm光纤放大器。将在下文进一步讨论的所述系统包括Tm振荡器、展宽器结构、Tm放大器和脉冲压缩器。基于Tm光纤的啁啾脉冲放大系统也披露于Imeshev 等人的美国专利申请 N0.11/091, 015 (‘015)、发明名称为 “Optical parametricamplification, optical parametric generation, and optical pumping in opticalfibers systems”、申请日为2005年3月25日，该专利文献在此以其全文形式被结合入本文作为引用。啁啾脉冲放大的实施具有另外的优点是可获得非常高的平均功率，在约1- 100W的范围内并且甚至更高。所述高功率水平可通过纤芯(核心)和包层泵浦结构达到。[0043]方便地，具有正值的二阶色散和反常三阶色散的展宽器(拉伸器)光纤可用于在所述啁啾脉冲放大系统中的脉冲展宽。另外，所述展宽器(拉伸器)光纤可与允许更(较)高阶模传播的光纤组合，产生小值的负二阶色散以及反常三阶色散。所述展宽器光纤的组合还可增大展宽器结构的三阶/二阶色散之比。尤其当采用基于玻璃片或体光栅对的脉冲压缩器(如专利‘015中所讨论的)时，展宽器结构中要求三阶色散/ 二阶色散的较大值以补偿随后的脉冲压缩器的三阶色散。采用具有反常三阶色散的展宽器光纤结构允许补偿玻璃片的三阶色散。例如，当在波长为1950nm米用熔融石英玻璃片时,三阶色散/ 二阶色散的比率 R 为 R ^ 8.1X1(T479X1(T26s ^ 9fs。
[0044]当采用体压缩器结构时，还可实施棱栅用于补偿展宽器和压缩器结构中的较高阶色散。所述棱栅压缩器最近披露于C.G.Durfee et al.的‘A modular approach tothe analytic calculation of spectral phase for grisms and other refractive/diffractive structures’ , Opt.Express, Vol.17, pp.18004 (2008) ? 这些棱栅可将基于娃的棱镜用作高色散材料。可替换地，硅棱镜对也可用于有效的脉冲压缩，允许通过适当选择的展宽器光纤的二阶和三阶色散补偿。
[0045]在1950nm波长范围的高色散石英光纤的衰减可在约4dB/km到8dB/km变化，并且在波长为1900nm、1950nm和2000nm可达到约16dB/km。因此，可上至1000rn的展宽器光纤可用于展宽器光纤结构。所述展宽器光纤可具有约IOOps2的色散。因此，如容易的所示，可获得利用带宽限制的500fs脉冲在1950nm的约为Ins的展宽的脉冲持续时间。所述Ins展宽的脉冲在4m长包层泵浦的50 μ m纤芯直径Tm光纤中可被放大至约50 μ J的脉冲能量(假定稍微非线性放大器)。通过更短的放大器长度或更大的纤芯直径可获得甚至更高的脉冲能量。例如，通过使用纤芯(核心)泵浦，更短的放大器长度是可能的。
[0046]图5示出了一般基于Tm光纤的啁啾脉冲放大系统。这里，利用可达到三个或更多个不同的拉伸器(展宽器)光纤510-a、510-b和510-c (S1、S2和S3)可拉伸锁模Tm振荡器输出。由这些拉伸器(展宽器)光纤产生的总体色散被选择为正。最为一般的，这些拉伸器(展宽器)光纤还被选择具有不同值的二阶、三阶和四阶色散，以允许补偿压缩器中的二阶、三阶和四阶色散。本领域公知的光子晶体光纤、具有高锗(Germania)浓度的光纤和允许较高阶模传播的光纤可用于脉冲展宽。可替换地，啁啾光纤布拉格光栅也可用于脉冲展宽。至少一个可选的调制器(例如体或集成形式的AO或EO调制器)可被插入以减小在注入Tm光纤功率放大器之前的脉冲的重复率。Tm功率放大器可以是纤芯(核心)或包层泵浦。还可采用其它的Tm放大器，其在此没有单独示出。对于脉冲压缩，可实施体光栅对、玻璃片、棱镜对以及棱栅对。[0047]所述Tm光纤啁啾脉冲放大系统是有用的，因为所述系统在放大过程中保持接近最大相干性，尤其是当放大系统中的B积分保持小于π (对应于被设计成线性的放大系统的标准)。尤其是，线性啁啾脉冲放大系统可通过包层泵浦的Tm光纤放大器实施，而不引入显著的相位或振幅噪声。因此，所述Tm光纤啁啾脉冲放大系统可用于频梳应用中例如光谱学和测距，所述应用要求各梳状线的高度相干性。另外，当泵浦随后的参量振荡器以便进一步波长扩展时，由线性啁啾脉冲放大系统引起的低相位噪声是有用的。
[0048]在不要求超低水平的相位噪声的实施例中，可以在啁啾脉冲放大系统的下游实施(使用）其它的非线性脉冲压缩级。在一些实施例中，图5所示的压缩器可包括如上文所讨论的线性体压缩器元件和用于非线性压缩的光纤。例如，放大器系统的输出可被耦合入纤芯直径在25-100 μ m之间（甚至更大的纤芯直径是可能的）的大纤芯光纤，允许非线性脉冲压缩和产生只由在2000nm波长范围的石英玻璃的自聚焦极限限制的峰值功率，其高于15MW。非线性脉冲压缩对于产生脉冲宽度<100fs的脉冲特别有用。例如，峰值功率为15MW的IOOfs脉冲具有I. 5μ J的脉冲能量，这对微加工中的许多应用有吸引力。
[0049]Tm光纤啁啾脉冲放大系统的另一应用领域是微加工应用，例如加工材料例如硅。这里，使用2000nm波长光是有利的，因为其完全在硅和许多其它材料的带隙之下，允许利用材料的多光子激发以便加工。多光子激发结合亚表面加工是特别有用的，因为在待加工材料的表面之下可易于引起光学击穿，在加工过程中在材料的表面产生最少量的碎片。图6示意性地示出了基于TmFCPA系统600的示例性材料加工装置。对于通过短脉冲Tm光纤系统微加工，不总是要求使用亚皮秒脉冲。一般，可实施脉冲宽度<100ps的高能量脉冲，因为它们限制热耦合至周围材料并因而对待被加工材料的附带损害最小化。所述考虑由工作在其它波长(如：800nm和1050nm)的短脉冲微加工系统是公知的，因此不在此进一步讨论。
[0050]Tm光纤系统泵浦光学参量振荡器（OPO)在图7中进一步不出。这里,光纤系统可包括如结合图5所讨论的基于Tm光纤的啁啾脉冲放大系统。不过，也可以实施如披露于Imeshev等人的美国专利申请11/091,015的基于Tm光纤的拉曼孤子放大器。OPO可包括非线性晶体或波导。用于OPO的适当的非线性晶体可例如包括周期性极化的LiNb03、GaP、OPGaAs、OPGaP或ZnGeP2。不过，也可以使用许多其它的非线性晶体。其它的示例包括GaSe、AgGaSe2、AgGaS2或CdGeAs2。OPO可被设计成单共振或双共振；所述OPO结构在本领域是公知的。由于通过线性啁啾脉冲放大系统可获得的低噪声，对于最低噪声OPO工作，优选基于B-积分小于π的Tm光纤啁啾脉冲放大系统的OPO泵浦源。当只利用Tm光纤振荡器用于OPO泵浦时，可获得进一步的噪声降低和系统小型化，其中Tm振荡器通过例如采用抛物线脉冲工作优化用于高功率工作。
[0051]作为OPO的替代，合适非线性晶体的自频移也可用于频率向下转换。允许频率向下转换的合适的晶体设计披露于‘327申请中，因此在本文不再描述。结合线性啁啾脉冲放大系统，通过自频移可获得特别低的噪声性能。
[0052]对频移的另一可替换例是使用光学参量发生器（OPG)或光学参量放大器（0ΡΑ)，也如‘015申请所讨论的。结合基于OPGaAs、OPG或OPA的非线性晶体，可获得<100nJ的阈值，使得所述波长偏移选择与高重复率激光器工作一致。例如，在40MHz的重复率，IOOnJ的脉冲能量对应于仅4W的平均功率，这易于从包层泵浦的Tm光纤放大器获得。基于Tm光纤的OPA可例如采用Tm光纤啁啾脉冲放大系统。Tm光纤系统输出的一部分用于连续谱光纤(包括高度非线性光纤)的超连续谱产生以便信号产生。Tm系统输出的第二部分被用作泵浦，用于参量放大OPGaAs晶体中的超连续谱输出。还可实施适当的色散补偿级。例如，‘015申请的图4和图14-15以及相关正文部分说明了利用高度非线性连续谱光纤的示例性OPA结构。在本发明的不同实施例中，还可实施非线性晶体。另外，也可实施基于高度非线性波导例如周期性极化波导(如:PPLN)或蓝宝石片的超连续谱产生的其他方案。类似的方案已披露于‘015并在此不再描述。
[0053]上述结构的许多变形是可能的。例如，基于光纤激光器的放大系统可包括工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器，在下游具有脉冲展宽器提供反常三阶色散。光纤放大器放大展宽的脉冲，以便在其输出处产生展宽和放大的脉冲。在一些实施例中，放大器可能是非线性的并提供值至少为2的自相位调制。在一些实施例中，由于自相位调制，放大器输出处的光谱被展宽。放大器输出处的脉冲也可由于自相位调制被非线性压缩。在一些结构，高度非线性光纤可被直接拼接至放大器的输出。未掺杂的光纤可被直接拼接至一些结构中所述放大器的输出并提供额外的脉冲压缩。基于光纤的振荡器和放大器系统提供高度集成系统中中-远红外范围的超连续谱产生。
[0054]Tm光纤梳系统的系统示范如下文所述进行。结合图1所述的Tm光纤振荡器通过30cm长的Tm放大器光纤实施，在1563nm通过可达到IW的泵浦功率纤芯(核心)泵浦。所述泵浦通过单频二极管种子激光器产生，所述激光器在包层泵浦的Er放大器中放大，所述Er-放大器在980nm用可达到IOW进行泵浦。传统阶跃折射率光纤(Corning SMF-28)的另外未掺杂的I米长尾纤和具有正常二阶和反常三阶色散的1.2米的色散补偿光纤被包括在腔中用于色散补偿。当通过微负值的总体腔色散工作时，所述腔工作在75MHz并且在中心波长为1940nm产生IOmW的输出功率。所产生的脉冲光谱宽度为50nm，对应于脉冲宽度为约IOOfs的带宽限脉冲。
[0055]为了放大振荡器输出和超连续谱产生，我们采用了结合图3所述的光学结构，其中耦合器C2被省略，而30cm长的高度非线性光纤被直接拼接至长度为约50cm的Tm放大器。Tm放大器在波长为1563nm通过可达到3W进行泵浦。泵浦通过单频二极管种子激光器产生，所述激光器在包层泵浦的Er放大器中放大，在980nm用约IOW泵浦。具有正常二阶和反常三阶色散的色散补偿光纤的一短部分还被插在耦合器Cl的上游以确保在Tm放大器的输出产生近带宽限脉冲。Tm放大器在其输出处产生脉冲宽度为约70fs和平均功率为300mff的脉冲，并且工作在自相位调制的中等值(SPM〈3 Ji )以便能够在Tm光纤放大器中实现非线性脉冲压缩。
[0056]在高度非线性光纤的输出观察到跨倍频程谱。利用在1060nm的光谱滤波器和被设置成用于在2120nm使高度非线性光纤的输出成倍的f_2f干涉仪在RF域观察到低噪声f-2f差拍。通过f_2f干涉仪测得的RF光谱进一步在图8中示出；观察到由于f_2f差拍的差频在8和68MHz。观察到f-2f差拍和约40dB的噪声背景之间的S/N比。f_2f干涉仪的输出因此可用于利用上述技术进行振荡器的载波相位稳定。本领域公知的重复率控制的其它方式也可被结合入Tm振荡器以便精确地控制Tm光纤梳。
[0057]由此，本发明已在若干个实施例中进行描述。
[0058]至少一个实施例包括基于光纤激光器的系统。所述系统包括工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器，所述振荡器包括多个光纤部分。每个部分具有至少一长度的光纤，其中：
第一光纤部分具有正色散值，D21；
第二光纤部分具有负色散值，D22，
所述第一光纤部分具有负的三阶色散值，D31；
所述第二光纤部分具有正的三阶色散值，D32，并且所述色散值近似满足下述关系：
O.2〈 (D21^31)/(D22/D32)〈5。
所述色散值提供在约±20，OOOfs2每米腔内光纤长度范围内的总体腔色散。所述系统还包括泵浦源，以便泵浦所述被动锁模光纤振荡器。
[0059]至少一个实施例包括基于光纤激光器的系统。所述系统包括被动锁模光纤振荡器，所述被动锁模光纤振荡器具有负色散值D2i的增益光纤。至少一个光纤部分具有正色散值D22。DZ1的绝对值比D22的绝对值大至少I. 5倍。所述系统还包括啁啾光纤光栅，以补偿振荡器的剩余色散值，使得总体腔色散在约±20，OOOfs2每米腔光纤长度的范围内。泵浦源泵浦所述被动锁模光纤振荡器。
[0060]在一些实施例中，色散值可能近似满足关系：0. 5〈/ (D22/D32)〈2。
[0061]在一些实施例中，色散值可能近似满足关系：0. 7< (02^03^/(D22/D32)<1. 3。
[0062]在一些实施例中，被动锁 模光纤振荡器可工作在从约1700nm到2500nm的波长范围内。
[0063]在一些实施例中，被动锁模光纤振荡器可包括Tm、Tm:Ho或Ho掺杂的光纤。
[0064]在一些实施例中，基于光纤的激光（器）系统可包括用于超连续谱产生的连续(谱）光纤。
[0065]在一些实施例中，基于光纤的激光系统可包括插在振荡器和连续（谱）光纤之间的光纤放大器。
[0066]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括插在放大器和连续（谱）光纤之间的未掺杂光纤，其中所述未掺杂光纤不产生显著的增益。
[0067]在一些实施例中，未掺杂的光纤可提供较高阶孤子压缩、非线性压缩或拉曼孤子产生。
[0068]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括直接拼接至未掺杂光纤的输出的高度非线性石英光纤。
[0069]在一些实施例中，光纤放大器能够实现较高阶孤子压缩、非线性压缩、拉曼孤子产生或啁啾脉冲放大。
[0070]在一些实施例中，光纤放大器可以是纤芯（核心）泵浦或包层泵浦。
[0071]在一些实施例中，光纤放大器可通过Er光纤放大器进行核心（纤芯）泵浦。
[0072]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括直接拼接至振荡器的输出的高度非线性石英光纤。
[0073]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括直接拼接至光纤放大器的输出的高度非线性石英光纤。
[0074]在一些实施例中，振荡器可以是纤芯（核心）泵浦的，并且泵浦源可包括：单频激光器；和Er光纤放大器,所述Er光纤放大器放大单频激光器的输出。
[0075]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括调制器，以改变泵浦源的输出功率，以便控制振荡器内的载波包络偏移频率。
[0076]在一些实施例中，振荡器可包括可饱和吸收器。
[0077]在一些实施例中，振荡器可被设置成作为环形振荡器。
[0078]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括用于载波包络相位控制的腔外声光移频器。
[0079]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括用于载波相位测量的f_2f干涉仪。
[0080]在一些实施例中，f-2f干涉仪可被设置成用于振荡器的载波相位控制。
[0081]在一些实施例中，基于光纤激光器的系统可包括插入腔内光束路径的腔内电子寻址光学部件，用于载波相位控制。
[0082]在一些实施例中，腔内电子寻址光学部件可包括被设置成用于腔内损耗和载波相位控制的声光调制器。
[0083]在一些实施例中，光纤光栅可被设置成补偿振荡器的剩余三阶色散。
[0084]至少一个实施例包括光学亚表面微加工装置，所述装置具有基于光纤激光器的系统，所述基于光纤激光器的系统在从约1700到2500nm的波长范围内产生的脉冲的脉冲宽度小于约lOOps。
[0085]在一些实施例中，微加工装置可被设置为加工硅。
[0086]至少一个实施例包括基于光纤激光器的啁啾脉冲放大系统(FCPA系统)。所述系统包括工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器。脉冲展宽器从被动锁模光纤振荡器接收脉冲并产生展宽的脉冲。光纤放大器放大所述展宽的脉冲并产生展宽和放大的脉冲。所述系统包括线性脉冲压缩器，以压缩所述展宽和放大的脉冲。大模面积光纤被设置成非线性地压缩来自线性脉冲压缩器的脉冲输出以便进一步压缩脉冲。
[0087]在一些实施例中，FCPA系统可包括具有总体正色散和反常三阶色散的展宽器光纤结构。
[0088]在一些实施例中，FCPA系统可包括具有体GRISM(棱栅)、棱镜、光栅和玻璃片的至少之一的脉冲压缩器。
[0089]在一些实施例中，FCPA系统的输出可泵浦光学参量振荡器、发生器或放大器。
[0090]在一些实施例中，FCPA系统的输出可能能够在非线性晶体或波导中产生自频移。
[0091]在一些实施例中，光学调制器可被插在光纤放大器的上游以降低在FCPA系统的光纤放大器中被放大的脉冲的脉冲重复率。
[0092]至少一个实施例包括具有负色散增益光纤和正色散未掺杂光纤的基于光纤激光器的系统。增益光纤的纤芯尺寸大于未掺杂光纤的纤芯尺寸。所述系统产生具有近似抛物线脉冲光谱的脉冲。
[0093]至少一个实施例包括基于光纤激光器的放大系统。所述系统包括:工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器。脉冲展宽器从被动锁模光纤振荡器接收脉冲并产生展宽的脉冲。所述脉冲展宽器提供反常三阶色散。所述系统包括光纤放大器，所述光纤放大器放大展宽的脉冲，以便在其输出产生展宽和放大的脉冲。
[0094]在一些实施例中，放大器可能是非线性的并提供值为至少2的自相位调制。
[0095]在一些实施例中，在放大器输出处的光谱由于自相位调制而被展宽。[0096]在一些实施例中，放大器输出处的脉冲由于自相位调制而被非线性压缩。
[0097]在一些实施例中，高度非线性光纤可直接拼接至放大器的输出。
[0098]在一些实施例中，基于光纤的放大系统可包括被直接拼接至放大器的输出的未掺杂光纤。
[0099]至少一个实施例包括基于光纤激光器的放大系统。所述系统包括工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器。脉冲展宽器从被动锁模光纤振荡器接收脉冲并产生展宽的脉冲。光纤放大器放大所述展宽的脉冲并在其输出产生再压缩和放大的脉冲。所述系统包括被直接拼接至放大器的输出的高度非线性光纤。所述高度非线性光纤产生光学连续谱。
[0100]在一些实施例中，基于光纤的系统包括插在高度非线性光纤上游的未掺杂光纤。
[0101]因此，尽管本文仅具体描述某些实施例，但显而易见，在不脱离本发明精神和范围的前提下，可对本发明做多种修改。应当理解，所述结构并非是互相排斥的。实施例之间的元件可能以合适的方式组合以实现希望的设计目的。另外，使用首字母缩略词仅是为了增强说明书和权利要求书的可读性。应当指出，这些首字母缩略词并非旨在缩小所用术语的通用性，并且它们不应被解释为将权利要求的范围限制在本文所描述的实施例。
【权利要求】
1.一种基于光纤激光器的系统，包括： 工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器,所述振荡器包括多个光纤部分，每个部分具有至少一长度的光纤，其中： 第一光纤部分具有正色散值，D21； 第二光纤部分具有负色散值，D22， 所述第一光纤部分具有负的三阶色散值，D31； 所述第二光纤部分具有正的三阶色散值，D32， 并且所述色散值近似满足关系：
O. 2< D21/D31/(D22/D32) <5, 其中所述色散值提供约±20，OOOfs2每米腔内光纤长度范围内的总体腔色散；和 泵浦源，所述泵浦源泵浦所述被动锁模光纤振荡器。
2.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述色散值近似满足关系：
O. 5〈 (D21/D31)/(D22/D32)〈2。
3.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述色散值近似满足关系：
O. 7< (D21/D31) / (D22/D32)〈1.3。
4.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述被动锁模光纤振荡器工作在从约1700nm到约2500nm的波长范围内。
5.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述被动锁模光纤振荡器包括Tm、Tm:Ho或Ho掺杂的光纤。
6.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，还包括用于超连续谱产生的连续谱光纤。
7.根据权利要求6所述的基于光纤激光器的系统，还包括插在所述振荡器和所述连续谱光纤之间的光纤放大器。
8.根据权利要求7所述的基于光纤激光器的系统，其中所述光纤放大器能够进行较高阶孤子压缩、非线性压缩、拉曼孤子产生或啁啾脉冲放大。
9.根据权利要求7所述的基于光纤激光器的系统，其中所述光纤放大器是核心泵浦或包层泵浦。
10.根据权利要求9所述的基于光纤激光器的系统，其中所述光纤放大器通过Er光纤放大器核心泵浦。
11.根据权利要求7所述的基于光纤激光器的系统，还包括被直接拼接至所述振荡器的输出的高度非线性石英光纤。
12.根据权利要求7所述的基于光纤激光器的系统，还包括被直接拼接至所述光纤放大器的输出的高度非线性石英光纤。
13.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述振荡器是核心泵浦的，并且所述泵浦源包括：单频激光器；和Er光纤放大器，所述Er光纤放大器放大所述单频激光器的输出。
14.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，还包括调制器，所述调制器改变所述泵浦源的输出功率，以便控制所述振荡器内的载波包络偏移频率。
15.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述振荡器包括可饱和吸收器。
16.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，其中所述振荡器被设置为环形振荡器。
17.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，还包括腔外声光移频器，用于载波包络相位控制。
18.根据权利要求6所述的基于光纤激光器的系统，还包括f-2f干涉仪，用于载波相位测量。
19.根据权利要求18所述的基于光纤激光器的系统，其中所述f-2f干涉仪被设置成用于所述振荡器的载波相位控制。
20.—种光学亚表面微加工装置,包括: 基于光纤激光器的系统，所述基于光纤激光器的系统在从约1700nm到2500nm的波长范围内产生脉冲宽度小于约IOOps的脉冲。
21.根据权利要求20所述的光学亚表面微加工装置，其中所述微加工装置被设置成用于加工娃。
22.一种基于光纤激光器的系统，包括: 被动锁模光纤振荡器 ，所述被动锁模光纤振荡器包括具有负色散值D2i的增益光纤； 至少一个具有正色散值D22的光纤部分，其中DZ1的绝对值比D22的绝对值大至少1.5倍; 啁啾光纤光栅，所述啁啾光纤光栅补偿振荡器的剩余色散值，使得总体腔色散在约±20，OOOfs2每米腔光纤长度的范围内；和 泵浦源，所述泵浦源泵浦所述被动锁模光纤振荡器。
23.一种基于光纤激光器的啁啾脉冲放大系统，包括: 工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器； 脉冲展宽器，所述脉冲展宽器接收来自所述被动锁模光纤振荡器的脉冲并产生展宽的脉冲； 光纤放大器，所述光纤放大器放大所述展宽的脉冲并产生展宽和放大的脉冲； 线性脉冲压缩器，所述线性脉冲压缩器压缩所述展宽和放大的脉冲；和大模面积光纤，所述大模面积光纤被设置成非线性地压缩来自线性脉冲压缩器的脉冲输出以便进一步压缩脉冲。
24.根据权利要求1所述的基于光纤激光器的系统，还包括插入腔内光束路径的腔内电子寻址光学部件，用于载波相位控制。
25.根据权利要求24所述的基于光纤激光器的系统，其中所述腔内电子寻址光学部件包括被设置成用于腔内损耗和载波相位控制的声光调制器。
26.根据权利要求7所述的基于光纤激光器的系统，还包括插在所述放大器和所述连续谱光纤之间的未掺杂光纤，其中所述未掺杂光纤不产生显著的增益。
27.根据权利要求26所述的基于光纤激光器的系统，其中所述未掺杂光纤能够进行较高阶孤子压缩、非线性压缩或拉曼孤子产生。
28.根据权利要求26所述的基于光纤激光器的系统,还包括被直接拼接至所述未掺杂光纤的输出的高度非线性石英光纤。
29.一种基于光纤激光器的系统，包括：负色散增益光纤和正色散未掺杂光纤，其中增益光纤的纤芯尺寸大于未掺杂光纤的纤芯尺寸，并且其中所述系统产生具有近似抛物线脉冲谱的脉冲。
30.一种基于光纤激光器的放大系统,包括： 工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器； 脉冲展宽器，所述脉冲展宽器接收来自所述被动锁模光纤振荡器的脉冲并产生展宽的脉冲，所述脉冲展宽器提供反常三阶色散； 光纤放大器，所述光纤放大器放大所述展宽的脉冲并在其输出产生再压缩和放大的脉冲。
31.根据权利要求30所述的基于光纤激光器的放大系统，其中所述放大器是非线性的并提供值为至少2的自相位调制。
32.根据权利要求31所述的基于光纤激光器的放大系统,其中在所述放大器的输出处的光谱由于所述自相位调制而被展宽。
33.根据权利要求31所述的基于光纤激光器的放大系统,其中在所述放大器的输出处的脉冲由于所述自相位调制被非线性压缩。
34.根据权利要求30所述的基于光纤激光器的放大系统，还包括被直接拼接至所述放大器的输出的高度非线性光纤。
35.根据权利要求30所述的基于光纤激光器的放大系统，还包括被直接拼接至所述放大器的输出的未掺杂光纤。
36.根据权利要求34所述的基于光纤激光器的放大系统，还包括被直接拼接至所述放大器输出的未掺杂光纤。
37.根据权利要求35所述的基于光纤激光器的放大系统，其中所述未掺杂光纤是非线性的并提供值为至少2的自相位调制。
38.一种基于光纤激光器的放大系统,包括： 工作在波长为2000nm或接近2000nm的被动锁模光纤振荡器； 脉冲展宽器，所述脉冲展宽器接收来自所述被动锁模光纤振荡器的脉冲并产生展宽的脉冲； 光纤放大器，所述光纤放大器放大所述展宽的脉冲并在其输出产生再压缩和放大的脉冲；和 被直接拼接至所述放大器的输出的高度非线性光纤；所述高度非线性光纤产生光学连续谱。
39.根据权利要求38所述的基于光纤激光器的放大系统，还包括插入所述高度非线性光纤上游的未掺杂光纤。
【文档编号】H01S3/10GK103843210SQ201280006951
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年1月17日 优先权日:2011年2月14日
【发明者】M·费尔曼 申请人:Imra美国公司