[發(fā)明專利]一種渦旋光光纖激光器及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810730630.2
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108963734A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李乙鋼;張志明;劉秀英;丁鐳
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/083;G02B27/28;G02B27/09
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發(fā)明公開了一種渦旋光光纖激光器及其控制方法。本發(fā)明采用波分復(fù)用器、增益光纖、輸出光耦合器、第一第二偏振控制器、第二偏振控制器和偏振隔離器構(gòu)成偏振旋轉(zhuǎn)鎖模環(huán)形腔，采用壓力型長周期光柵和擠壓型偏振控制器構(gòu)成光軌道角動量轉(zhuǎn)換器；耦合器的輸出端為單模光纖輸出基模光；基模光傳輸至雙模光纖；壓力型長周期光柵向雙模光纖施加壓力，從而將基模轉(zhuǎn)換為高階模LP₁₁；擠壓型偏振控制器向雙模光纖施加壓力，使得由高階模LP₁₁分解的兩個正交分量LP_11a和LP_11b間產(chǎn)生π/2相位差，從而產(chǎn)生渦旋光；本發(fā)明實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單的飛秒脈沖渦旋光的輸出，并且能夠調(diào)節(jié)渦旋光的拓撲荷的階數(shù)；同時調(diào)節(jié)環(huán)形腔中的偏振控制能使得輸出光在連續(xù)光和脈沖光之間轉(zhuǎn)換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器，具體涉及一種渦旋光光纖激光器及其控制方法。

背景技術(shù)

光纖激光器具有其它傳統(tǒng)的激光器所無法比擬的高轉(zhuǎn)換效率、高輸出功率、高光束質(zhì)量、高穩(wěn)定性、寬帶可調(diào)性和易小型化、無需制冷、維護簡單等特點。

偏振旋轉(zhuǎn)鎖模結(jié)構(gòu)簡單，以兩個偏振控制器和一個偏振隔離器作為類可飽和吸收體，易調(diào)節(jié)，輸出脈沖可達飛秒量級。

光纖中軌道角動量光即渦旋光的產(chǎn)生一般靠兩個傳播常數(shù)相同的高價矢量模或線偏振模以π/2相位差疊加而成。線偏振高階模的產(chǎn)生由長周期光柵完成，光纖長周期光柵可以由紫外光刻寫，但是一旦成型后周期無法更改。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種渦旋光光纖激光器及其控制方法。

本發(fā)明的一個目的在于提出一種渦旋光光纖激光器。

本發(fā)明的渦旋光光纖激光器包括：泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、輸出光耦合器、第一和第二偏振控制器、偏振隔離器、少模光纖、壓力型長周期光柵以及擠壓型偏振控制器；其中，泵浦源通過單模光纖連接至波分復(fù)用器的第一端口；波分復(fù)用器的第二端口通過增益光纖連接至輸出光耦合器的第一端口；輸出光耦合器的第二端口經(jīng)單模光纖依次連接第一偏振控制器、偏振隔離器和第二偏振控制器至波分復(fù)用器的第三端口；波分復(fù)用器、增益光纖、輸出光耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振隔離器和輸出光耦合器構(gòu)成偏振旋轉(zhuǎn)鎖模環(huán)形腔；輸出光耦合器的第三端口為輸出端，采用單模光纖，輸出光耦合器的輸出端連接少模光纖；少模光纖依次穿過壓力型長周期光柵和擠壓型偏振控制器，壓力型長周期光柵和擠壓型偏振控制器構(gòu)成光軌道角動量轉(zhuǎn)換器；泵浦源發(fā)出泵浦光經(jīng)波分復(fù)用器進入增益光纖，激發(fā)增益光纖中的增益介質(zhì)產(chǎn)生自發(fā)輻射光，經(jīng)過輸出光耦合器和第一偏振控制器，進入偏振隔離器，變成線偏振光；再經(jīng)過第二偏振控制器變成橢圓偏振光，經(jīng)波分復(fù)用器繼續(xù)在偏振旋轉(zhuǎn)鎖模環(huán)形腔循環(huán)，由于自相位調(diào)制和交叉相位調(diào)制產(chǎn)生非線性相移，導(dǎo)致橢圓偏振光的長軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度與光的強度有關(guān)，由第一偏振控制器選擇把強度最強的光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)變成線偏振，并且偏振方向與偏振隔離器的透振方向相同，從而使得強度最強的光通過偏振隔離器，第一偏振控制器、偏振隔離器和第二偏振控制器形成類可飽和吸收體使得激光器鎖模出現(xiàn)脈沖；耦合器的輸出端為單模光纖，只輸出基模光；基模光傳輸至少模光纖；壓力型長周期光柵向少模光纖施加壓力，從而將基模轉(zhuǎn)換為高階模LP₁₁；擠壓型偏振控制器向少模光纖施加壓力，使得由高階模LP₁₁分解的兩個正交分量LP_11a和LP_11b之間產(chǎn)生π/2相位差，然后線性疊加從而產(chǎn)生渦旋光。

泵浦源采用激光器。

增益光纖中摻雜物質(zhì)為摻餌、摻鐿、摻銩、摻鉍和摻釹中的一種或多種的組合。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種渦旋光光纖激光器的控制方法。

本發(fā)明的渦旋光光纖激光器的控制方法，包括以下步驟：