[發(fā)明專利]一種基于模式選擇耦合器的1μm波段柱矢量光纖激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710846309.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107834351B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬洪丹;汪杰;張祖興;張姝;孫兵;張琳
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 32207 南京知識律師事務所
• 代理人: 李吉寬

1.一種基于模式選擇耦合器的1μm波段柱矢量光纖激光器，其特征在于，包括：泵浦源、波分復用器、增益光纖、環(huán)形器、單模布拉格光柵、第一偏振控制器、第二偏振控制器、模式選擇耦合器和準直器；其中，泵浦源的輸出端與波分復用器的短波長輸入端相連，波分復用器的輸出端通過增益光纖與環(huán)形器的1端口相連，環(huán)形器的2端口連接單模布拉格光柵，環(huán)形器的3端口通過第一偏振控制器、模式選擇耦合器和波分復用器的長波長相連，第二偏振控制器和準直器連接到模式選擇耦合器的少模光纖輸出端，模式選擇耦合器采用一種無預拉的熔融拉錐方式制備，工作波長在1μm附近，可以將單模光纖中的基模轉(zhuǎn)換成為少模光纖中的高階模并在耦合器輸出端選擇性地輸出不同的模式，具有模式轉(zhuǎn)換和模式分離兩個功能，光被增益光纖放大進入環(huán)形器時，被單模布拉格光柵反射，通過第一偏振控制器進入模式選擇耦合器的輸入端，通過模式選擇耦合器實現(xiàn)從基模到高階模的模式轉(zhuǎn)換，在單模光纖輸出端口輸出基模，在少模光纖輸出端輸出高階模，通過在環(huán)形器的2端口連接一個單模布拉格光柵可以窄化激光的帶寬和提高柱矢量激光的純度，通過調(diào)節(jié)模式選擇耦合器兩端的第一偏振控制器和第二偏振控制器，在模式選擇耦合器的輸出端即光纖激光器的輸出端得到環(huán)狀分布、模式純度高的柱矢量激光；

模式選擇耦合器的工作原理如下：

式中，Z表示耦合長度，A₁和A₂分別為單模光纖中的LP01模和少模光纖中被激起的某一模式的模場振幅；β₁和β₂分別為單模光纖中的LP01模式和少模光纖中被激起的某一模式的傳播常數(shù)；C₁₁和C₂₂為自耦合系數(shù)；C₁₂和C₂₁為互耦合系數(shù)，自耦合系數(shù)相對于互耦合系數(shù)很小，能忽略不計，且近似有C₁₂＝C₂₁＝C，經(jīng)上式求得耦合器兩個輸出端口的光功率為：

如果β₂為少模光纖中LP11模的傳播常數(shù)時，當β₁和β₂相等時，即單模光纖中的LP01模和少模光纖中的LP11模滿足相位匹配條件，此時相位不匹配度Δβ＝β₁-β₂等于0，在相位匹配條件下公式(3)和(4)能簡化為P₁(z)＝cos²(cz),P₂(z)＝sin²(cz)，在相位匹配情況下，兩個模式進行周期性功率交換，實現(xiàn)了LP01模向LP11模模式轉(zhuǎn)換的功能；在單模光纖輸出端輸出LP01模，在少模光纖輸出端輸出LP11模，通過在不同的光纖輸出端選擇性的輸出不同的模式，實現(xiàn)了模式選擇的功能。