Auf Multimodefasern basierende Einzelmodenverstärker

Optisches Verstärkungssystem mit: einer Einzelmoden-Laserquelle (10) zum Erzeugen eines Eingangsstrahls mit einem beugungsbegrenzten Modus, einem Multimodefaserverstärker (12), wobei die Multimodenfaser des Multimodenfaserverstärkers einen Modenkoppelkoeffizienten (D) von kleiner oder gleich 4·10-6 pro Meter bei einer Wellenlänge von 790 nm und größer aufweist; einem Modenwandler (14) zum Empfangen des Eingangsstrahls und zum Umwandeln des Modus des Eingangsstrahls zur Anpassung an einen Grundmodus des Multimodefaserverstärkers (12), und zum Bereitstellen eines modengewandelten Eingangsstrahls in den Multimodefaserverstärker (12); und eine an den Multimodefaserverstärker (12) angekoppelte Pumpquelle (20), wobei die Pumpquelle (20) den Multimodefaserverstärker (12) optisch pumpt, so dass der Multimodefaserverstärker (12) an dessen Ausgang einen verstärkten Strahl im Wesentlichen im Grundmodus mit einem M2-Wert von weniger als 2 bereitstellt. To amplify and compress optical pulses in a multi-mode (MM) optical fiber, a single-mode is launched into the MM fiber by matching the modal profile of the fundamental mode of the MM fiber with a diffraction-limited optical mode at the launch end. The fundamental mode is preserved in the MM fiber by minimizing mode-coupling by using relatively short lengths of step-index MM fibers with a few hundred modes and by minimizing fiber perturbations. Doping is confined to the center of the fiber core to preferentially amplify the fundamental mode, to reduce amplified spontaneous emission and to allow gain-guiding of the fundamental mode. Gain-guiding allows for the design of systems with length-dependent and power-dependent diameters of the fundamental mode. To allow pumping with high-power laser diodes, a double-clad amplifier structure is employed. For applications in nonlinear pulse-compression, self phase modulation and dispersion in the optical fibers can be exploited. High-power optical pulses may be linearly compressed using bulk optics dispersive delay lines or by chirped fiber Bragg gratings written directly into the SM or MM optical fiber. High-power cw lasers operating in a single near-diffraction-limited mode may be constructed from MM fibers by incorporating effective mode-filters into the laser cavity. Regenerative fiber amplifiers may be constructed from MM fibers by careful control of the recirculating mode. Higher-power Q-switched fiber lasers may be constructed by exploiting the large energy stored in MM fibe