基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其結構采用依次熔接的980nm泵浦源、980/1550nm波分復用器、摻鉺光纖、耦合比為10:90的1*2光纖耦合器、偏振控制器、偏振相關隔離器、偏振控制器、單模光纖?少模光纖耦合器；所述980nm泵浦源和所述980/1550nm波分復用器的端口a（輸出90%）相熔接，所述1*2光纖耦合器的端口f和單模光纖?少模光纖耦合器的端口j（輸出10%）為激光輸出端口，同時對端口j施加適當壓力，并調(diào)節(jié)光纖激光器腔內(nèi)的偏振控制器，可以使激光以光學漩渦鎖模脈沖的形式輸出。將所述單模光纖?少模光纖耦合器插入激光器腔內(nèi)作為光學漩渦產(chǎn)生和輸出器件，使得該光學漩渦光纖激光器結構簡單緊湊、穩(wěn)定性高等特點。
【專利說明】
基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于光學漩渦和鎖模光纖激光器領域，具體涉及一種基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩禍光纖激光器。
【背景技術】
[0002]超短脈沖激光技術是近代最為前沿的技術之一，超短脈沖具有持續(xù)時間特別短，瞬時功率非常高的特點，在微加工、生物醫(yī)學成像、光學相干層析等研究領域等方面具有十分重要的應用。其技術發(fā)展主要經(jīng)歷了主動鎖模、被動鎖模、同步栗浦鎖模等。在激光器領域，由于主動鎖模成本高、集成難，結構簡單緊湊的被動鎖模光纖激光器產(chǎn)生超短脈沖越來越受到關注。
[0003]光學漩渦是場分布帶有螺旋相位項的一種光束，它具有場分布是環(huán)形結構，帶有軌道角動量和螺旋相位奇點的特點。它的這些性質(zhì)使得它在大規(guī)模波分復用通信、光學鑷子、高分辨率成像等領域具有廣泛的應用前景。但是，它的這些應用前景使得對光學漩渦的輸出峰值功率、穩(wěn)定性、帶寬等方面提出了更高的要求，而被動鎖模光纖激光器可以滿足這樣的要求。因此利用鎖模光纖激光器產(chǎn)生光學漩渦具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題在于利用可實現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換的光纖耦合器，實現(xiàn)一種基于單模光纖-少模光纖耦合器的光學漩渦鎖模光纖激光器。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明技術原理如下:
單模光纖-少模光纖耦合器是基于模式耦合理論的新型耦合器件。單模光纖只能支持LP01模式的傳輸，當在單模端輸入一定波段范圍內(nèi)的光，則在少模光纖的輸出端可以在該波段范圍內(nèi)實現(xiàn)LPo1模式到LP11模式的轉(zhuǎn)換。LP11標量模是由四個矢量模式TMq1、TEq1、冊21°/(3兼并而成。當給光纖施加壓力使得HE21^產(chǎn)生V2的相位差時，可以實現(xiàn)光學漩渦的產(chǎn)生。當在鎖模光纖激光器中接入單模光纖和少模光纖耦合器，少模端為耦合輸出端，并在少模光纖上施加適當?shù)膲毫Ρ銓崿F(xiàn)光學漩渦鎖模脈沖的輸出。
[0006]本發(fā)明的技術解決方案如下:
一種基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其結構采用依次熔接的980nm栗浦源、980/1550nm波分復用器、摻鉺光纖、親合比為10:90的1*2光纖親合器、偏振控制器、偏振相關隔離器、偏振控制器、單模光纖-少模光纖耦合器;所述980nm栗浦源和所述980/1550nm波分復用器的端口 a(輸出90%)相恪接，所述I *2光纖親合器的端口 f和單模光纖-少模光纖親合器的端口 j (輸出10%)為激光輸出端口，同時端口 j是以光學漩渦的形式輸出。將所述單模光纖-少模光纖耦合器插入激光器腔內(nèi)作為光學漩渦產(chǎn)生和輸出器件。
[0007]所述的栗浦源是功率可調(diào)的半導體激光器，或是固體激光器或光纖激光器。
[0008]所述的單模光纖-少模光纖耦合器是利用一根標準的單模光纖和一根少模光纖熔融拉錐制作而成，單模端輸入和少模端輸出的分光比為10:90，而且在1500 nm至1600 nm光波段范圍內(nèi)能夠在少模端實現(xiàn)LPo1模式到LP11模式的耦合，而且少模端輸出的LP11模式純度在80%以上。
[0009]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明光學漩渦鎖模光纖激光器可以通過單模光纖-少模光纖光纖耦合器實現(xiàn)較大帶寬內(nèi)的光學漩渦鎖模脈沖的產(chǎn)生。
[0010]2、本發(fā)明光學漩渦鎖模光纖激光器制作簡單、成本低、適用性強。
[0011]3、本發(fā)明光學漩渦激光器是全光纖結構，穩(wěn)定性高。
[0012]總之，本發(fā)明結構簡單緊湊，在較低實驗條件下可實現(xiàn)光學漩渦超短脈沖輸出。
【附圖說明】
[0013]圖1是拉制的單模光纖-少模光纖耦合器的示意圖，其中g和h為單模光纖端口，i和j為少模光纖端口。
[0014]圖2是本發(fā)明的光學漩渦鎖模光纖激光器的結構圖。
[0015]圖3(a)是未在輸出端j上施加壓力得到的LP11模式的光斑，(b)是在輸出端j上施加壓力后得到的環(huán)形光斑。
[0016]圖4是耦合比為10:90的1*2光纖耦合器的端口f端和單模光纖-少模光纖耦合器的端口 j端干涉產(chǎn)生的光學漩渦，(a)是拓撲荷為+1的光學漩渦，(b)是拓撲荷為-1的光學漩禍。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進一步的說明。
[0018]所述的模式轉(zhuǎn)換耦合器是由標準單模光纖和少模光纖熔融拉錐而成的耦合器實現(xiàn)的，參見附圖1。具體制作過程如下:將單模光纖和少模光纖去涂覆層，打結絞紐在一起，并固定在拉錐機夾頭上，用防塵罩罩好熔融拉錐區(qū)，并在氫氧焰下加熱下開始拉錐，當耦合器單模輸出端和少模輸出端的分光比為10:90時，停止拉錐，用U型槽封裝好。
[0019]如圖2所示，一種基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其結構采用依次熔接的980nm栗浦源l、980/1550nm的波分復用器2、摻鉺光纖3、耦合比為10:90的1*2的光纖耦合器4、偏振控制器5、偏振相關隔離器6、偏振控制器7、單模光纖-少模光纖親合器8 ;其中980nm栗浦源I和所述的波分復用器2的端口 a(輸出90%)相熔接，所述的耦合比為10:90的I*2光纖親合器4的端口 f和單模光纖-少模光纖親合器8的端口 j(輸出10%)為激光輸出端口，同時j端口是以光學漩渦的形式輸出。
[0020]所述連接器件光纖中，除了作為增益光纖的摻鉺光纖3外以及單模光纖-少模光纖耦合器8中i到j端外，其他均為標準單模光纖。所述器件均采用直接熔接的方式進行連接，實現(xiàn)全光纖結構。
[0021]本發(fā)明的工作過程如下:
980nm栗浦源I的栗浦光輸入980/1550nm波分復用器2的a端口，然后由980/1550nm波分復用器2的c端口通過腔內(nèi)作為增益介質(zhì)的摻鉺光纖3，激發(fā)出1550nm附近的波長，由于自發(fā)輻射放大，使得在腔內(nèi)能夠產(chǎn)生脈沖能量不穩(wěn)定的連續(xù)激光。光纖激光器通過非線性偏振旋轉(zhuǎn)機制實現(xiàn)鎖模脈沖的輸出，與此同時在單模光纖-少模光纖耦合器8的耦合區(qū)內(nèi)可以實現(xiàn)LPo1模式到LP11模式的轉(zhuǎn)換，在單模光纖-少模光纖耦合器8的端口 j上施加壓力的時候，通過紅外照相機可以觀察到環(huán)形光斑的輸出；將單模光纖-少模光纖耦合器8的端口 j的輸出脈沖和耦合比為10:90的1*2光纖耦合器4的端口 f進行干涉，并通過對單模光纖-少模光纖耦合器8的端口 j的偏振控制，分別觀察到了拓撲荷為+1和-1的光學漩渦，如圖4所示。偏振控制器對鎖模狀態(tài)的微調(diào)，產(chǎn)生更加理想的光學漩渦鎖模脈沖。
【主權項】
1.一種基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其特征在于，其結構采用依次熔接的980nm栗浦源(l)、980/1550nm波分復用器(2)、摻鉺光纖(3)、耦合比為10:90的1*2光纖耦合器(4)、偏振控制器(5)、偏振相關隔離器(6)、偏振控制器(7)、單模光纖-少模光纖耦合器(8);所述980nm栗浦源(I)和所述980/1550nm波分復用器(2)的端口 a相熔接，所述1*2光纖親合器(4)的端口f和單模光纖-少模光纖親合器(8)的端口 j為激光輸出端口，同時對端口 j施加適當?shù)膲毫?，并調(diào)節(jié)(5)和(7)，輸出的激光會以光學漩渦鎖模脈沖的形式輸出。2.根據(jù)權利要求1所述的基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其特征在于，將所述單模光纖-少模光纖耦合器(8)插入激光器腔內(nèi)作為光學漩渦產(chǎn)生和輸出器件。3.根據(jù)權利要求1所述的基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其特征在于，所述的栗浦源(I)是功率可調(diào)的半導體激光器，或是固體激光器或光纖激光器。4.根據(jù)權利要求1所述的基于模式轉(zhuǎn)換耦合的光學漩渦光纖激光器，其特征在于，所述的單模光纖-少模光纖耦合器(8)是利用一根標準的單模光纖和一根少模光纖熔融拉錐制作而成，單模端輸出和少模端輸出的分光比為10:90，在1500 nm至1600 nm光波段范圍內(nèi)能夠在少模端實現(xiàn)LPo1模式到LP11模式的耦合，而且少模端輸出的LP11模式純度在80%以上。
【文檔編號】H01S3/067GK105870768SQ201610360609
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月28日
【發(fā)明人】曾祥龍, 王逢, 石帆, 龐拂飛, 黃素娟, 王廷云
【申請人】上海大學