[發明專利]一種基于光纖內橫模調制的飛秒可見渦旋光激光器

在審

• 申請號: 202210107061.2
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114447754A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 曾祥龍;周璇;石帆;侯夢蝶;王龍濤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/067;H01S3/08;H01S3/106
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 方亞兵

本發明公開了一種基于光纖內橫模調制的飛秒可見渦旋光激光器，包括：超短脈沖激光泵浦源，用于產生泵浦光信號；高非線性光纖，與超短脈沖激光泵浦源連接，用于傳輸泵浦光信號，并使泵浦光信號發生非線性頻率轉換效應，將光信號發生波段轉換至可見光波段，計算獲得對應的色散波波長；光纖模式選擇耦合器，與高非線性光纖連接，用于調節光纖信號模式，實現模式轉換；偏振控制器，與光纖模式選擇耦合器連接，用于輸出可見渦旋光。本發明能夠實現全光纖結構、飛秒脈寬、波段可調的穩定可見渦旋光輸出。

技術領域

本發明屬于光纖激光器領域，特別是涉及一種基于光纖內橫模調制的飛秒可見渦旋光激光器。

背景技術

渦旋光束作為一種特殊的新型光束，它具有螺旋波前結構，環形強度分布，確定的軌道角動量(OAM)特性，它攜帶的軌道角動量特性使得在光鑷系統、光刻技術和粒子操縱中有巨大的應用潛力。同時具備的暗中空的環形強度分布，可用于受激發射損耗熒光顯微術中，突破衍射極限。特別地，可見光波段的超短脈沖渦旋光束在生物醫學領域則有更大的應用空間。

但是，由于傳統鎖模技術很難在可見光波段產生短脈沖激光，所以可見光激光器一般為固體激光器，而且脈寬大多在皮秒和微秒級別。為了解決以上缺點，研究人員們通過切倫科夫輻射效應來得到短脈沖的可見光光束，它同時具有可調波長、脈寬窄、輸出功率較高的優點，而且相對來說更容易實現?，F階段大部分關于切倫科夫輻射激光器的研究都是著重于它的理論仿真與實驗波長轉換方面，很少有關于切倫科夫輻射激光器的高階模式輸出的研究?，F階段通過全光纖實現可見光短脈沖的渦旋光束輸出的方法是利用特殊光纖錯位激發產生可見光的高階模式。但是這種方法由于錯位熔接帶來的損耗很高，而且波長固定且脈寬僅能在納秒級別。其余方法實現可見光短脈沖的方法分別依賴于空間耦合或者在超連續中提取可見光成分。這兩種方法過程操作相對復雜且脈寬也難以達到飛秒級別。同時，輸出端得到渦旋光束大多通過手動調節偏振控制器獲得，這使得輸出渦旋光束具有隨機性和不穩定性。

綜上所述，尋找一種可見光波段的脈寬達到飛秒級別的穩定渦旋光束成為研究人員關注的問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于光纖內橫模調制的飛秒可見渦旋光激光器，旨在實現全光纖結構、飛秒脈寬、波段可調的穩定可見渦旋光輸出。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：一種基于光纖內橫模調制的飛秒可見渦旋光激光器，包括：

超短脈沖激光泵浦源，用于產生泵浦光信號；

高非線性光纖，與所述超短脈沖激光泵浦源連接，用于傳輸所述泵浦光信號，并使所述泵浦光信號發生非線性頻率轉換效應，將光信號發生波段轉換至可見光波段，計算獲得對應的色散波波長；

光纖模式選擇耦合器，與所述高非線性光纖連接，用于調節光纖信號模式，實現模式轉換；

偏振控制器，與所述光纖模式選擇耦合器連接，用于輸出可見渦旋光。

優選地，所述高非線性光纖包括輸入端與輸出端；

所述光纖模式選擇耦合器由單模光纖和少模光纖按設定纖芯模式耦合而成，所述光纖模式選擇耦合器包括單模輸入端、少模輸出端；

所述高非線性光纖的輸入端與所述超短脈沖激光泵浦源連接，所述高非線性光纖的輸出端與所述光纖模式選擇耦合器的單模輸入端連接。

優選地，所述少模輸出端與所述偏振控制器連接；

所述少模輸出端還連接有分光耦合器，所述分光耦合器包括第一端口、第二端口；

所述第一端口連接相機，所述第二端口連接光譜分析儀；所述相機與所述光譜分析儀用于觀測光斑與光譜。

優選地，還包括保偏光纖，所述保偏光纖熔接在所述光纖模式選擇耦合器，用于在沒有所述偏振控制器的情況下，對光纖信號模式進行調控。