[發明專利]一種具有單模輸出TM01模式特性的有源光纖

無效

• 申請號: 201010218626.1
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN101938080A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 王春燦;溫曉東
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;G02B6/036
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有單模輸出TM₀₁模式特性的有源光纖。

背景技術

徑向偏振激光有別于線偏振光與圓偏振光，其電場方向沿徑向分布，并且電場矢量和場幅都具有軸對稱性。徑向偏振激光與線(圓)偏振相比，通過高數值孔徑的透鏡聚焦可以獲得更小的光斑，因此可以作為超分辨顯微光源，另外其在高效的金屬切割，電子加速和生物光鑷等領域也具有重要的應用價值。獲得徑向偏振模式輸出的激光器主要分為固態激光器、氣態激光器和光纖激光器。相比較固態和氣態激光器，光纖激光器具有體積小，散熱好和光束質量高等優點，因此利用光纖激光器輸出徑向偏振模式成為近幾年的研究熱點。目前利用光纖激光器輸出徑向偏振模式，即TM₀₁模式的方法主要如下：

一、在光纖激光器諧振腔中引入一個布儒斯特雙圓錐棱鏡，根據布儒斯特定律只有徑向偏振的TM₀₁模式經過棱鏡時的損耗最小，其他模式因具有垂直入射面的偏振分量而發生發射，從而導致較大的損耗，最終光纖激光器獲得單模輸出TM₀₁模式的特性。

二、光纖放大器利用有源保偏光纖作為增益介質，線偏振種子信號光以恰當的角度注入有源保偏光纖，從而最大限度地激勵LP₁₁模式而抑制LP₀₁模式，同時對有源保偏光纖施加壓力，其方向與主軸呈45度夾角，通過精確地調節壓力大小和角度使兩個正交偏振的LP₁₁模式同相位合成為TM₀₁模式。

以上兩種方法各有不足，前者需要在激光諧振腔中引入分立光學元件從而降低了激光器的輸出效率，后者則需要利用輔助工具精確調整種子光源的入射角度，以及施加于有源保偏光纖上壓力的大小和方向，這些既增加了系統的復雜度，同時也給激光器帶來不穩定的因素。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：要求簡化單模輸出TM₀₁模式光纖激光器系統結構，提高工作穩定性的問題，提出一種具有單模輸出TM₀₁模式特性的有源光纖。

本發明的技術方案：

一種具有單模輸出TM₀₁模式特性的有源光纖，該有源光纖包括：摻雜稀土離子纖芯和包層；摻雜稀土離子纖芯和包層之間設置非摻雜稀土離子環形纖芯。

在非摻雜稀土離子環形纖芯中沿半徑方向引入軸對稱分布的空氣孔，相臨空氣孔之間的夾角為360/m度，12＜m＜30，m為整數。

在非摻雜稀土離子環形纖芯中沿半徑方向引入軸對稱分布的空氣孔為矩形孔或圓形孔陣列。

本發明的有益結果：

本發明提供的一種具有單模輸出TM₀₁模式特性的有源光纖，是通過在摻雜稀土離子纖芯與包層之間引入環狀非摻雜纖芯，并且引入軸對稱分布的矩形空氣孔或圓形孔陣列，以獲得徑向雙折射，從而導致TM₀₁模式的限制損耗遠遠小于TE₀₁模式和HE₂₁模式，最終使得光纖激光器中TM₀₁模式在模式競爭中占據主導地位。利用具有單模輸出TM₀₁模式特性的有源光纖可以獲得高徑向偏振純度的輸出信號光，不需要額外在諧振腔內引入選模器件，從而簡化了單模輸出TM₀₁模式光纖激光器的系統結構，提高了工作穩定性。

附圖說明

圖1矩形空氣孔夾角為30度的單模輸出TM₀₁模式的有源光纖結構示意圖；

圖2矩形空氣孔夾角為20度的單模輸出TM₀₁模式的有源光纖結構示意圖；

圖3矩形空氣孔夾角為12度的單模輸出TM₀₁模式的有源光纖結構示意圖；

圖4圓形空氣孔陣列夾角為30度的單模輸出TM₀₁模式的有源光纖結構示意圖；

附圖標號：1-摻雜稀土離子纖芯，2-非摻雜稀土離子環形纖芯，3-矩形空氣孔，4-包層，5-圓形空氣孔陣列。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

一種具有單模輸出TM₀₁模式特性的有源光纖，該有源光纖包括：摻雜稀土離子纖芯1和包層4。摻雜稀土離子纖芯1和包層4之間設置非摻雜稀土離子環形纖芯2。