[發明專利]一種8字腔軌道角動量模式鎖模光纖激光器

有效

• 申請號: 201910697355.3
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110459941B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 甘久林;衡小波;楊中民;張智深;林巍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/098
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種8字腔軌道角動量模式鎖模光纖激光器，其特征在于，所述激光器包括基模泵浦源、第一偏振控制器、軌道角動量模式產生器、波分復用器、渦旋增益光纖、第二偏振控制器、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、偏振隔離器、第三偏振控制器和渦旋光纖；

所述軌道角動量模式產生器具有第一端口和第二端口；

所述波分復用器具有第一端口、第二端口和第三端口；

所述第一光纖耦合器具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；

所述第二光纖耦合器具有第一端口、第二端口和第三端口；

所述基模泵浦源經單模光纖連接至軌道角動量模式產生器的第一端口，所述第一偏振控制器施加在單模光纖上，所述軌道角動量模式產生器的第二端口連接至波分復用器的第一端口，所述波分復用器的第二端口經第二偏振控制器、渦旋增益光纖連接至第一光纖耦合器的第一端口，所述波分復用器的第三端口連接至第一光纖耦合器的第二端口，所述第一光纖耦合器的第三端口連接至第二光纖耦合器的第一端口，所述第二光纖耦合器的第二端口經偏振隔離器、第三偏振控制器連接至第一光纖耦合器的第四端口，所述第二光纖耦合器的第三端口輸出軌道角動量模式鎖模激光；

所述渦旋光纖為纖芯和包層的折射率滿足高折射率對比度以使渦旋光纖中支持的各矢量模式有效折射率差大于1×10^-4進而支持軌道角動量模式穩定傳輸的光纖；所述軌道角動量模式產生器為熔融型光纖模式選擇耦合器、長周期光纖光柵或手性光纖光柵，模式轉換效率大于70%，模式純度大于80%，第一端口采用單模光纖，第二端口采用渦旋光纖；

所述軌道角動量模式產生器、波分復用器、渦旋增益光纖、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器和偏振隔離器均為渦旋光纖器件，支持軌道角動量模式在諧振腔內和輸出端的產生和穩定傳輸；所述第二光纖耦合器為渦旋光纖與渦旋光纖熔融拉錐制得的1×2耦合器，第一端口、第二端口和第三端口均采用渦旋光纖；

所述波分復用器、第二偏振控制器、渦旋增益光纖和第一光纖耦合器構成非線性放大環形鏡，第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、偏振隔離器和第三偏振控制器構成線性環，非線性放大環形鏡和線性環構成8字形諧振腔，基于同階模式泵浦機制和諧振腔濾模效應，使得腔內同階軌道角動量模式直接諧振，進而在非線性放大環形鏡鎖模技術下獲得高純度軌道角動量模式鎖模激光輸出。

2.根據權利要求1所述一種8字腔軌道角動量模式鎖模光纖激光器，其特征在于，所述波分復用器的第一端口、第二端口和第三端口均采用渦旋光纖。

3.根據權利要求1所述一種8字腔軌道角動量模式鎖模光纖激光器，其特征在于，所述渦旋增益光纖為纖芯內環形摻雜高濃度的鑭系稀土發光離子、過渡金屬離子、或堿土金屬離子中一種或多種組合的渦旋光纖。

4.根據權利要求1所述一種8字腔軌道角動量模式鎖模光纖激光器，其特征在于，所述第一光纖耦合器為渦旋光纖與渦旋光纖熔融拉錐制得的2×2耦合器，第一端口和第二端口的分光比為50:50，第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均采用渦旋光纖。

5.根據權利要求1所述一種8字腔軌道角動量模式鎖模光纖激光器，其特征在于，所述渦旋光纖為支持軌道角動量模式穩定傳輸的階躍折射率環芯光纖、梯度折射率環芯光纖、梯度折射率光纖或逆拋物線折射率光纖。