[發(fā)明專利]一種在漸變折射率光纖中輸出高階模模式的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210129461.3
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114512884B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚天甫;郝修路;范晨晨;李陽;葉俊;張揚;馬小雅;冷進勇;肖虎;黃良金;許將明;劉偉;宋家鑫;周樸
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/108
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

本發(fā)明提出一種在漸變折射率光纖中輸出高階模模式的方法，將所需轉(zhuǎn)換的多模激光作為泵浦光注入多模漸變折射率光纖的纖芯中，將基模含量90％以上的單模激光作為信號光注入多模漸變折射率光纖的纖芯中，在多模漸變折射率光纖的拉曼光束凈化效應(yīng)作用下，發(fā)生泵浦?斯托克斯轉(zhuǎn)換產(chǎn)生信號光，多模激光的中心區(qū)域能量優(yōu)先被吸收消耗，剩余未被吸收的泵浦光橫向分布的中心將形成凹陷，使用濾波器將信號光濾除，剩余未被吸收的泵浦光即最終獲得的高階模模式的光纖激光輸出。本發(fā)明可以保證在全光纖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生高階模模式的光纖激光輸出，同時產(chǎn)生的高階模模式光纖激光純度更高，獲取更容易。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在漸變折射率光纖中輸出高階模模式的方法。

背景技術(shù)

模式是激光特性的核心參數(shù)之一，表示激光在空間上的能量分布，不同的能量分布包含不同階數(shù)的模式。一般認為模式與光束質(zhì)量之間存在對應(yīng)關(guān)系：即單個基模(簡稱“單模”)激光光束質(zhì)量好，包含多個階數(shù)模式(簡稱“多模“)激光光束質(zhì)量差；低階模式越多(高階模式越少)，光束質(zhì)量越好。傳統(tǒng)意義上的模式控制一般指抑制高階模保證基模輸出以獲得近衍射極限的光束質(zhì)量。雖然激光的基模諸多實際應(yīng)用需求廣泛。但是，最近的研究成果表明，高階模式在特殊領(lǐng)域中也有應(yīng)用潛力，如空間壓縮糾纏光的產(chǎn)生、生物細胞或組織的運動測量、微腔內(nèi)原子的位置與動量的測量、光學(xué)成像、激光相干合成提高輸出功率以及光學(xué)小位移測量等。

目前，產(chǎn)生激光高階模式的方法主要有相位片變換、空間光調(diào)制和相位失配激發(fā)等。相位片變換是指使基模高斯光束通過一種特殊設(shè)計的相位片，使光束的相位分布趨近于所需的高階模式的相位分布，但是在使用時需要線偏光入射，且偏振方向與液晶分子快軸方向平行或垂直，才能得到較純的高階模式。空間光調(diào)制器可以彌補上述相位片的不足，它可以將入射光束的橫向光強和相位進行兩維或三維的空間調(diào)制，從而改變光束的橫向振幅和相位分布，達到調(diào)制光束目的，但是空間光調(diào)制器的體積較大會占用很大的空間，且價格高昂，在使用過程中存在諸多不便。相位失配激發(fā)的方式是產(chǎn)生厄米高斯模一種較為直接的方法，它是利用基模高斯光束的相位失配會激發(fā)高階厄米高斯模的原理來實現(xiàn)的，但是在使用過程中需要平移或傾斜模式清潔器的輸出光束，通過鎖定不同的腔長，操作過程中需要反復(fù)調(diào)試，操作較為繁瑣。且以上產(chǎn)生高階模式的方法均基于空間光路調(diào)制，操作過程中受到外界因素的干擾較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種在漸變折射率光纖中輸出高階模模式的方法，用來產(chǎn)生高純度的高階模式，最終獲得高階模式光纖激光輸出。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供一種在漸變折射率光纖中輸出高階模模式的方法，在多模光纖拉曼激光系統(tǒng)中，將所需轉(zhuǎn)換的多模激光作為泵浦光注入多模漸變折射率光纖的纖芯中，將基模含量90％以上的單模激光作為信號光注入多模漸變折射率光纖的纖芯中，所述信號光波長為泵浦光對應(yīng)的一階斯托克斯光波長；在多模漸變折射率光纖的拉曼光束凈化效應(yīng)作用下，發(fā)生泵浦-斯托克斯轉(zhuǎn)換產(chǎn)生信號光，多模激光的中心區(qū)域能量優(yōu)先被吸收消耗，剩余未被吸收的泵浦光橫向分布的中心將形成凹陷，使用濾波器將信號光濾除，剩余未被吸收的泵浦光即最終獲得的高階模模式的光纖激光輸出。

進一步地，所述多模激光由多模激光光源產(chǎn)生，多模激光光源為光纖激光器、半導(dǎo)體激光器或者固體激光器。

進一步地，所述單模激光由單模激光光源產(chǎn)生，單模激光光源波長位于所述多模激光光源中心波長對應(yīng)的拉曼增益譜內(nèi)。

進一步地，所述多模漸變折射率光纖是無稀土元素摻雜的漸變折射率光纖或者是稀土摻雜漸變折射率光纖。

進一步地，所述多模漸變折射率光纖是單包層光纖或者雙包層光纖或者多包層光纖。