"ハイパワー高輝度ポンプローノイズ光源HPUBLNSであって、波長λpのローノイズ信号光を発生する少なくとも1つのシード光源と、サブポンプ波長λspのサブポンプ発光を放射するように、共に組み合わせた複数のハイパワーHP半導体レーザダイオードと、サブポンプ波長λspのサブポンプ発光から波長λpのポンプ出力へ、波長λpのポンプ出力を放出するように構成されたYbドープマルチモードMMファイバ波長変換器とを備え、Ybドープマルチモードファイバ波長変換器は、ローノイズ信号光とほぼ同じノイズレベル、n×Bとほぼ等しい輝度BnはHPレーザダイオードの数、Bは各HPレーザダイオードの輝度、およびnPdとほぼ等しい出力PoPdは各HPレーザダイオードの出力、nはその数、を有するHPUBLNS。増幅されたローノイズポンプ出力を受信し案内するコアを備えた伝送ファイバをさらに備え、伝送ファイバのコアは、MM結合器ポンプ光源の1つより小さなコア直径で構成され、MM結合器ポンプ光源がポンプ出力とほぼ等しいパワーを持つ出力光を放出する場合、ポンプ出力の輝度は、MM結合器の出力光の輝度より少なくとも10倍以上大きい、請求項1記載のHPUBLNS。波長変換器は、増幅されたローノイズポンプ出力が多くても0.1RMSの二乗平均平方根RMS値を有するように構成される請求項1記載のHPUBLNS。シード光源は、1つ又はそれ以上の組合せによるMMピグテール式レーザダイオード、および1つ又はそれ以上のSMファイバ発振器からなるグループから選択された構成を有する請求項2記載のHPUBLNS。サブポンプ光波長λspは、約910~975nmの波長範囲で変化する請求項1記載のHPUBLNS。波長変換器は、MMYbドープファイバと、Ybドープファイバの各対向端部に接合され、出力パッシブファイバに接合された伝送ファイバのコア直径とほぼ等しい均一なコア直径を有する入力および出力パッシブMMファイバとで構成され、Ybドープファイバ、入力パッシブファイバは、ピグテール式レーザダイオードの出力ファイバと接合される請求項4記載のHPUBLNS。半導体レーザダイオードは、波長ファイバ変換器をエンドポンプ式またはサイドポンプ式でポンピングするように構成される請求項1記載のHPUBLNS。Yb波長変換器の開口数が約0.05~約0.13の範囲で変化し、一方、MMシード光源の開口数が、約0.1~約0.13の範囲で変化する請求項1記載のHPUBLNS。増幅されたローノイズポンプ光を受信し、ポンプ出力波長λpより大きい波長でSM光出力を発生するように動作するSMYbドープ光ファイバ発振器をさらに備える請求項1記載のHPUBLNS。SMYb光ファイバ発振器は、所望の波長範囲でシングル基本モードを実質的にサポートするように構成されたMMコアを備えたダブルクラッドYbドープファイバと、Ybドープファイバの各対向端部に接合され、シングルモードのコアをそれぞれ有する、離隔したダブルクラッド入力および出力パッシブファイバと、Ybレーザが約1015~1030nmの波長範囲で基本モードでSMポンプ光を出力するように、パッシブファイバのSMコアにそれぞれ設けられた、一対のファイバブラッググレーティングと、を含む請求項9記載のHPUBLNS。MM波長変換器のYbドープファイバのコアは、約300μmまでのコア直径を有する請求項6記載のHPUBLNS。少なくとも1つの追加HPPSをさらに備え、複数のHPUBLNSが、Ybゲインブロックをエンドポンプ式でポンピングするように光学的に組み合わせられる請求項1記載のHPUBLNS。少なくとも1つの追加HPPSをさらに備え、複数のHPUBLNSが、Ybゲインブロックをサイドポンプ式でポンピングするように光学的に組み合わせられる請求項1記載のHPUBLNS。波長変換器は、約10~200ppmの範囲のYbイオン濃度で構成されたYbドープMMファイバを有する請求項1記載のHPUBLNS。伝送ファイバのコアは、少なくとも50ミクロンである請求項2記載のHPUBLNS。Δλ=λp-λsp<0.1λspλpはポンプ出力の波長、λspはサブポンプ波長を満たす請求項1記載のHPUBLNS。ハイパワー高輝度ローノイズポンプ光源HPUBLNSであって、スパイク無しローノイズ信号光を発生する少なくとも1つのシード光源と、サブポンプ波長λspの複数のポンプレーザダイオードの発光から波長λpλsp≠λpのポンプ出力へ変換するYbドープマルチモードMMファイバ波長変換器とを備え、MM波長変換器は、ポンプ出力がローノイズ信号光の輝度をほぼ超える輝度、およびローノイズ信号光と多くとも等しいノイズレベルを有するように、信号光を増幅するように構成されるHPUBLNS。増幅されたポンプ出力を受信し、ポンプ出力波長λpより大きい波長でSM光源出力を発生するように動作するSMYbドープ光ファイバ発振器をさらに備える請求項17記載のHPUBLNS。SMYb光ファイバ発振器は、所望の波長範囲でシングル基本モードを実質的にサポートするように構成されたMMコアを備えたダブルクラッドYbドープファイバと、Ybドープファイバの各対向端部に接合され、シングルモードのコアをそれぞれ有する、離隔したダブルクラッド入力および出力パッシブファイバと、Ybレーザが約1015~1030nmの波長範囲で基本モードでSMポンプ光を出力するように、パッシブファイバのSMコアにそれぞれ設けられた、一対のファイバブラッググレーティングと、を含む請求項18記載のHPUBLNS。シード光源は、ピグテール式レーザダイオード、または1つ又はそれ以上のSMファイバ発振器から選択された構成を有する請求項18記載のHPUBLNS。こうして、安定したハイパワー高輝度ポンプ光を974~1030nmの範囲、特に975nmの波長で出力するファイバーポンプ光源を提供するニーズが存在する。ハイパワーポンプ光源が、公知のMM結合ポンプ光源と比較してかなり改善した輝度で、ハイパワーで安定したポンプ光を974~1030nmの範囲で出力するように動作するという他のニーズも存在する。974~1030nmの範囲のポンプ光を出力するハイパワー高輝度ファイバーポンプ光源を提供する更なるニーズが存在し、これは、最も強力なMM結合ポンプ光源で利用でき、現在入手可能なパワー密度より少なくとも10倍高いポンプ伝送ファイバー内のパワー密度および、現在入手可能なパワーレベルを超えるポンプ光パワーレベルによって特徴付けられる。円滑なローノイズ信号光を出力するマルチモードシード光源を備えたハイパワーファイバーポンプ光源と、光信号のノイズレベルを超えないノイズレベルおよび、光信号の輝度を超えない輝度を備えたポンプ光を出力するように信号光を増幅するように構成されたYbドープ波長変換器について、さらに他のニーズが存在する。シード光源と、波長λspでの複数のハイパワー半導体サブポンプレーザダイオードの発光を、波長λpのポンプ信号に変換するように動作する波長変換器Δλ=λp-λsp<0/1λspとで構成されたハイパワー高輝度ポンプ光源について、さらに他のニーズが存在する。これらのニーズは、ここで開示したような、円滑なスパイク無しローノイズ信号光を増幅し、ハイパワー高輝度ローノイズ高密度ポンプ光を出力するように構成されたハイパワー高輝度ポンプ光源によって満たされる。特に、開示したポンプ光源は、ハイパワー高輝度ローノイズ高密度ポンプ光を、974~1030nmの波長範囲で、最も好ましくは975nmの波長で出力するように動作する。開示したマルチモードMMハイパワー高輝度ポンプ光源は、円滑な信号光λpを、好ましくは975nmの波長または、974~1030nm範囲内の任意の他の所望の波長で出力する1つ又はそれ以上の組合せマルチモードMMシード光源で構成される。MMシード光源は、ファイバコンポーネントまたはMMレーザダイオードとして構成でき、数百ワットに到達する信号光を出力する。MMポンプ光源はさらに、複数のマルチモードMM半導体レーザダイオードからの波長λspのサブポンプ発光を、ポンプ光λpに変換するようにΔλ=λp-λsp<0/1λsp動作するYbドープマルチモードMM波長ファイバ変換器を有する。MM波長変換器はまた、kWレベルに到達でき、ほぼ1に等しい雑音指数を有する信号光波長λpの明るいポンプ光を出力するように、ローノイズMM信号光を受信し増幅するように構成される。換言すると、マルチモードMMYb要素は、追加のノイズを信号光に追加しない。こうしてYbドープマルチモードMM波長変換器は、シード信号光のノイズレベルに利得指数を追加しないが、その輝度をかなり改善するYbドープMMファイバ増幅器として構成される。波長λspでサブポンプ光を放出するポンプサブアセンブリを規定するように組み合わせた、マルチモードMMYb半導体レーザダイオードの数は、これらの数十個のダイオード程度になる。各半導体サブポンプダイオードは、数百ワットに達するサブポンプ光を出力することが可能である。こうしてサブポンプは、極めて強力なサブポンプ光を、高輝度ローノイズポンプ光を極めて高いパワーレベルで出力することが可能であるマルチモードMMYb波長変換器に伝送するように構成される。マルチモードMMYb波長変換器からのポンプ信号は、ポンプ光パワーが均一である場合、公知技術のマルチモードMMレーザダイオード結合器の伝送ファイバのコア直径より小さい断面を有する伝送ファイバの中に結合される。従って、Ybゲインブロックへ伝送されるポンプ光は、同じ条件下で、公知の先行技術のMM結合器ベースのポンプ光源に伝送されるものより十数倍大きい高いパワー密度を有する。その結果、現在開示するポンプ光源のMMポンプ光は、極めて強力、高輝度でローノイズであるだけでなく、高い密度を有する。開示したポンプ光源はまた、ハイパワー高輝度シングルモードSMポンプ光を出力するように構成できる。この構成はまた、上記光源および、Ybドープファイバを備えたシングルモードSMファイバレーザに従って構成された第1カスケードを含む。こうしてポンプ光源は、ハイパワー高輝度シングルモードSMポンプ光を出力する。図1を参照して、ファイバポンプ光源10が、約974~1030nmの間の信号光を発生する少なくとも1つまたはそれ以上の組合せシード光源12と、信号光を受信し増幅して、ハイパワー高輝度ポンプ光を出力するマルチモードMM波長変換器14とを含む。波長変換器14は、Ybイオンでドープされ、複数の組合せ半導体レーザダイオード18を含むサブポンプシステム16によってサイドポンプが行われるマルチモードコアを有するアクティブファイバを含む。組合せ半導体レーザダイオードは、サブポンプ波長λspで変換器14の中に結合されるサブポンプ光を発生し、Δλ=λp-λsp<0/1λsp但し、λpはポンプ出力波長信号光の波長と同じとなるように選択される。波長の近接性は、高い量子効率に関与し、これは、低い熱に関連した、ポンプされたYbファイバブロックの損失および高い利得として説明される。開示したように、波長変換器14は、波長λspのサブポンプ光をポンプ波長λpに変換するように動作する。シード光源12は、例えば、単一または複数の組合せによる強力なピグテール式MMレーザダイオードまたはファイバ型シード光源として構成され、974~1030nmの波長範囲で、好ましくは975nmの波長で、少なくとも約0.1RMSの二乗平均平方根RMS値のノイズレベルで、円滑なスパイク無し信号光を発生する。ダイオードはまた、約0.1~0.13の範囲のNAを有する。信号光は、数十~数百ワットの範囲で変化する出力パワーを有することができる。パッシブMMファイバ20は、発生した信号光を受信し、マルチモードMMYb波長変換器14へ案内する。パッシブファイバ20は、例えば、100ミクロンまたはそれ以上のマルチモードMMコア直径で構成される。信号光の特定波長が、光源10のポンプ出力の波長であり、Ybゲインブロック100を増幅器100の吸収ピークに最も近い波長でポンプするように選択される。増幅器は、1030~1070nmの範囲で動作し得る。代替として、シード光源12が、1つまたはそれ以上の組合せSMファイバレーザを含んでもよい。波長変換器14のマルチモードMMYbアクティブファイバは、ダブルクラッドまたは通常の構成および、例えば、約50~150ミクロンまたはこれより大きい範囲で変化し得るコア直径を有してもよい。ファイバ全ての外側直径は、均一でもよく、約110~約300ミクロンの範囲で変化してもよい。変換器14のYbドープファイバはさらに、約0.05~0.13の範囲で変化する小さなNAで構成してもよい。波長変換器14からのポンプ光の出力パワーPoは、極めて高くすることができ、サブポンプアセンブリにおいて組合せのHP半導体レーザダイオード18の数に依存し、例えば、前記サイドポンプ式変換器14では、その数に依存する。こうしてポンプ光のパワーPo≒N×Pldとなり、NはHPレーザダイオードの数であり、Pldは個々のダイオードの出力である。当然ながら、ポンプ光の出力パワーPoは、信号光のパワーから依存し、これはHOレーザダイオードの組合せパワーに追加できる。ポンプ光は、例えば、920nm波長で放出され、信号光の伝搬に沿っておよびその反対に伝搬してもよい。レーザダイオードの数は、一緒に組合せた90個までのダイオードを含んでもよい。各ダイオードは、例えば、100ワットのポンプ光を出力してもよい。従って、ポンプ光源10は、約974~1030nmの範囲で変化する波長でマルチKWポンプ光を出力できる。サブポンプアセンブリはサイドポンプ式波長変換器14について示したが、当業者は、複数のレーザダイオード18を含むエンドポンプ式を容易に実現できることに留意する。ポンプ光のハイパワーレベルPoは、HPレーザダイオードおよび信号光と比べて、ポンプ光の改善した輝度Bに劇的に貢献する。輝度Bは、おおよそPo/BPPに等しくなり、ここでBPPはビームパラメータ積であり、1/2Dc×NAとして決定できる。Dcはコア直径、NAは開口数である。NAは、実際には信号光のNAと同じか、これより小さいため、出力パワーがほぼ均一であれば、ポンプ出力の輝度は、公知の最も強力なMM結合器よりも少なくとも10倍大きくすることができる。コア中のYb3ドーパント濃度は、好都合には比較的低い。本開示によれば、好ましくは、Yb濃度は50~100ppmの範囲で変化する。しかし、この範囲は10~200ppmの範囲に拡大してもよい。波長変換器14はまた、Ybドープファイバの各端部と結合した入力および出力パッシブファイバ不図示と、ポンプ光をゲインブロック100へ案内する伝送ファイバ15とを有する。伝送ファイバは、典型的には変換器14の出力パッシブファイバと同様なコアサイズで構成され、不要な損失を防止している。ファイバレーザ技術の当業者は、ポンプパワーがほぼ同じであれば、開示したシステムにおいてポンプ光を案内するコアは、公知のMM結合器ポンプ光源の伝送ファイバよりかなり小さいことをすぐに認識する。このことは、ゲインブロック100へ伝送される極めて高いパワー密度のポンプ光をもたらすものであり、これは出願人に知られている最も進んだ現在のポンプ光源に関連した公知のパワー密度より少なくとも10倍かそれ以上大きい。ポンプ光の所望の周波数および高い密度は、Ybブロック100におけるアクティブファイバの長さをかなり低減でき、これはその利得および出力ビームの品質に好ましい影響を与える。MM波長変換器14は、MMファイバ増幅器として構成される。変換器14の増幅されたポンプ信号のノイズレベルは、シード光源12のものと同程度であって低い。こうした低ノイズポンプ信号もまた、改善したゲインブロック100に寄与する。ポンプ出力の976nm波長は、可能な波長だけではない。976nm波長より長い他の波長も容易に実現できる。しかしながら、976nmでのポンピングがより短い長さのYbブロック100を可能にし、これは非線形効果を制限し、より高い効率とするキーポイントである。複数の光源10を一緒に組み合わせて、スタンドアローン装置として使用してもよい。しかしながら、開示した光源10の利点は、以下に開示するように、異なるポンピング構成でのポンプとして光源10を組み込んだファイバレーザシステムの状況において特に重要になる。図2Aと図2Bは、2つ又はそれ以上のカスケードを組み込んだハイパワーSMポンプ光源25の構成を示す。第1カスケードは、図1のポンプ光源10に従って構成され、追加のカスケードにはYbドープSMファイバレーザ24が設けられる。カスケードは、例えば、約1030nmのシングルモードポンプ光を出力するように、互いに光学的に接続される。レーザ24は、約10~20ミクロンのコア直径および50~100ミクロンの直径を持つクラッドを有するアクティブシリカファイバ30を用いて構成される。ファイバ30のコア30cはYbイオンでドープされ、好ましくは、所望の波長範囲、例えば、1ミクロン範囲での基本モードを実質的にサポートできるMMコアを有する。レーザ24は、一対のダブルクラッドパッシブファイバ26,28をさらに有し、それぞれがアクティブファイバ30の端部に接合される。均等に構成された入力および出力パッシブファイバ26,28は、シングルモードSMコアおよび導波クラッドをそれぞれ有する。波長選択は、レーザ24のパッシブファイバ26,28の個々のコア中に書き込まれた2~3個のファイバブラッググレーティング46によって提供される。ポンプ光源25は、下記の手法で動作する。変換器14からの974~976nmの波長範囲のハイパワー高輝度信号光は、出力パッシブファイバ32の大きなMMコア32c図2B内でさらに案内され、ファイバ32はこの光をレーザ24の入力パッシブファイバ26に伝送する。ファイバ26の導波クラッドは、パッシブファイバ32のコアサイズ、例えば、100ミクロンとほぼ等しい直径を有する。一方、SMコア26cにはコア32cより小さい直径が設けられる。従って、ポンプ光源10からの974~976nmの出力信号光はさらに、入力ファイバ26のクラッドおよびコア26cの両方に沿って伝搬する。そして、案内された光は、アクティブダブルクラッドYbドープファイバ30と結合される。ファイバ30は、典型的にはコアサイズ26cより大きい直径を持つMMコア30c、および入力ファイバ26の導波クラッドとほぼ同じ寸法を持つ導波インナークラッド30clを有する。アクティブYbドープファイバ30の長さは、クラッド30clに沿って伝搬する光がコア30c内で実質的に吸収されるように構成される。こうしてハイパワーファイバポンプ光源25は、SMハイパワー高輝度ポンプ光を所望の波長、例えば、1030nmで発生できる。入力パッシブSMファイバ26およびアクティブYbドープMMファイバ30それぞののコア26c,30cは、互いに実質的に整合するモードフィールド径MFDで構成される。コア26cによって案内される光がコア30cの中に結合した場合、米国特許第5422897号、米国特許第5774484号に開示されているように、基本モードだけを励起する。これらの米国特許は、本開示とともに同じ譲受人によって共有され、参照によりここに組み込まれる。MM出力ファイバ32のコア32cおよびSM入力ファイバ26のコア26cの直径に依存して、上記の構成の代わりに、通常の光ファイバを使用して、SM高輝度ハイパワーポンプ光を発生することが可能である。これを実現するためには、パッシブファイバ32の端部をテーパー状にする必要があり、その結果、テーパー状端部がSMパッシブ入力ファイバ26とほぼ整合する幾何学的直径を有する。そして、当然ながら、真のSMコアを有するアクティブファイバ30を利用することが可能である。上記のようなレーザ24の1030波長は例示に過ぎず、FBGファイバブラッググレーティングのフィルタパラメータに依存する。図3は、改良したYbドープ増幅器40が設けられた超ハイパワーファイバレーザシステム35において、図1のポンプ光源10または図2Aのポンプ光源25の可能性ある応用の1つを示す。特に、ハイパワーファイバレーザシステム35は、束状になった複数のポンプ光源10を含む。中央のSM信号伝送ファイバ38が、1015~1070nmの波長範囲の信号を案内するものであり、束を通過し延在しており、周囲のポンプシステムと光学的に接続される。組み合あわせたポンプ光源および中央の信号ファイバの出力ファイバ42は、信号光を、エンドポンプ手法に従って改良Ybファイバ増幅器40に伝送する。改良Ybファイバ増幅器40は、所望の1015~1070nmの波長範囲で実質的に基本モードでハイパワービームを出力するように構成される。必要であれば、図示したシステムにおいて偏光保持ファイバが使用できる。図4は、ハイパワーファイバレーザシステム45において、開示したポンプシステム10の他の構成を示す。ここで、複数の図1のハイパワー高輝度ファイバレーザポンプシステム10または図2Aのシステム25、および改良Ybファイバ増幅器44をそれぞれ含む複数のポンプグループが、サイドポンプ配置を規定する。例えば、各グループのポンプシステム10は、所望の波長で結合器からのポンプ光を、改良Ybファイバ増幅器44へ案内する単一の出力ファイバを有するように、一緒に組み合わされる。改良Ybファイバ増幅器は、1015~1070nmの範囲で実質的に基本モードまたはローモードの出力でハイパワー光を出力するように構成できる。図3および図4に個々に示した両方の例が、所定の吸収ピークとほぼ一致する発光波長を持つハイパワー高輝度ポンプ信号を用いてポンプされた改良ハイパワー増幅器を採用する。このため、レーザ分野の当業者が容易に理解するように、図3および図4にそれぞれ示した機構において、改良増幅器のアクティブファイバの長さは実質的に低減し、一方、非線形効果の閾値が上昇する。添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の少なくとも1つを記載したが、本発明はこれらの精密な実施形態に限定されないことは理解すべきである。例えば、開示したポンプ光源は、CWおよびパルスレーザシステムの一体部分とすることができる。種々の波長、ファイバーパラメータ、希土類ドーパントを含む種々の変化、変更および適応が、上記で開示したように、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、当業者によって実施するようにしてもよい。"