[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

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• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107834351B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 萬洪丹;汪杰;張祖興;張姝;孫兵;張琳
• 申請（專利權）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

本發(fā)明公開一種基于模式選擇耦合器的1μm波段柱矢量光纖激光器，包括泵浦源、波分復用器、增益光纖、環(huán)形器、單模布布拉格光柵、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；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。本發(fā)明具有光纖激光器的斜率效率高、插入損耗小、柱矢量激光偏振純度高的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于光纖激光器領域，具體涉及到一種基于模式選擇耦合器的1μm波段柱矢量光纖激光器。

背景技術

柱矢量激光包括徑向偏振光和角向偏振光，因其特殊的對稱偏振特性和強度特性，被廣泛應用于量子物理、光鑷、光纖傳感、表面等離子激發(fā)和光纖通信等領域。特別是徑向偏振光，越來越受到關注。

柱矢量激光主要利用自由空間器件或者全光纖的方法產(chǎn)生。利用自由空間器件主要是通過相位調制器、組合半波片、雙折射晶體和亞波長光柵等體塊式自由空間器件對光偏振態(tài)的精確調控來獲得柱矢量激光。但是利用上述器件產(chǎn)生柱矢量激光，對于這些器件的精密程度和作用范圍都有著嚴格的要求，而且光路不易集成、制作成本高。利用全光纖的方法產(chǎn)生柱矢量激光分為兩種方法，第一種方法利用光纖錯位耦合的方法激發(fā)高階模，以少模光纖光柵作為橫向高階模選模單元產(chǎn)生柱矢量激光，但是光纖錯位耦合的方法產(chǎn)生的高階模損耗較大，柱矢量激光斜率效率低、輸出功率小，限制了其在長距離光纖通信和光纖傳感系統(tǒng)中的應用。第二種方法是利用模式選擇耦合器作為模式轉換器和模式選擇器產(chǎn)生柱矢量激光，相比于利用錯位耦合的方法產(chǎn)生柱矢量激光具有更高的斜率效率和更低的插入損耗。但是目前使用模式選擇耦合器產(chǎn)生柱矢量激光的局限性在于：(1)僅限于在1.55μm波段產(chǎn)生柱矢量激光，在1μm波段還沒有研究，而且柱矢量激光的純度并不是太高；(2)只利用模式選擇耦合器產(chǎn)生了脈沖柱矢量激光，而未研究連續(xù)柱矢量激光，而且柱矢量激光的斜率效率還是偏低；(3)所利用的模式選擇耦合器還是通過傳統(tǒng)的預拉熔融耦合拉錐的方法制備，此方法制備的模式選擇耦合器插入損耗大，工藝復雜。

因此，如何實現(xiàn)一種低損耗、高效率、全光纖和低成本的方法以獲得純度高、穩(wěn)定性高、結構緊湊的在1μm波段的連續(xù)柱矢量光纖激光器具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決是克服現(xiàn)有技術產(chǎn)生柱矢量激光的結構復雜、損耗大、效率低和模式純度低等缺點，提供一種新型的在1μm波段產(chǎn)生連續(xù)柱矢量激光的方法，即基于模式選擇耦合器的1μm波段柱矢量光纖激光器，激光器的所有器件均采用全光纖耦合方式，結構緊湊，不受外界因素干擾，可連續(xù)穩(wěn)定工作，而且該光纖激光器使用的模式選擇耦合器通過一種新型的無預拉熔融拉錐的方法制作，具有插入損耗小，制備簡單等優(yōu)點。腔內置入模式選擇耦合器，實現(xiàn)高效率的柱矢量激光輸出；通過在腔內插入一個單模布拉格光柵，窄化激光器的帶寬，從而提高柱矢量激光的純度。

為解決上述技術問題本發(fā)明采用的技術方案是一種基于模式選擇耦合器的1μm波段柱矢量光纖激光器，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。

進一步，上述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，具有模式轉換和模式分離兩個功能。