一种矢量或涡旋光场光纤激光器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种矢量或涡旋光场光纤激光器。该光纤激光器包括通过单模光纤连接的泵浦源、波分复用器、掺杂增益光纤、锁模器形成环形腔；环形腔还包括一四端口光纤环行器，四端口光纤环行器的第一端口和第四端口连接到环形腔，四端口光纤环行器的第二端口设置有反射器，四端口光纤环行器的第三端口依次设置有长周期双模光纤光栅、第一偏振控制器以及准直输出端。本发明专利技术实施例提供的矢量或涡旋光场光纤激光器，有利于产生高纯度的矢量或涡旋分布的激光脉冲，同时极大地提高了光场产生效率，降低了该类激光的使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种矢量或涡旋光场光纤激光器
本专利技术实施例涉及激光技术，尤其涉及一种矢量或涡旋光场光纤激光器。
技术介绍
特种光场光纤激光器是指能够从激光谐振腔中直接输出特种光场的光纤激光器，其中特种光场包括矢量光场、涡旋光场以及混合光场。超快激光是指利用可饱和吸收体或其他主被动技术在光纤激光器谐振腔内实现激光模式锁定，使输出激光成为在时域上为皮秒或亚皮秒量级宽度的脉冲。对于阶跃型双模光纤，当光纤的归一化频率V在2.4048至3.832之间时，双模光纤支持基模(HE11)和高阶模(TM01，TE01，HE21±)等几个模式。由于光纤中的本征模式TM01和TE01分别是径向和角向偏振的，所以在光纤中激发TM01或TE01模式便可获得径向或角向偏振的矢量光场。此外，利用偏振控制器使两个简并HE21模式间相位差为π/2时，其线性叠加形成1阶涡旋光场。因此，在光纤中产生矢量、涡旋光场便转化为基模与高阶模式定向耦合的问题。目前，在双模光纤中激发高阶传导模式的方法主要有错位熔接、单模-双模拉锥光纤。其中错位熔接技术是通过横向错位熔接单模光纤与双模光纤，激发双模光纤中的高阶模式，这种器件的插入损耗较大，模式转换效率较低，且难以实现激光时域锁模；单模-双模拉锥光纤通过融熔拉锥单模光纤与双模光纤制成光耦合器激发双模光纤中的高阶模式，这种方式插入损耗较小，但其结构复杂，制作成本较高，且耦合效率较低。因此，模式转换器件插入损耗高、制作工艺复杂、激发效率低等仍是制约特种光场光纤激光器发展的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种矢量或涡旋光场光纤激光器，以实现超快矢量或涡旋光场的激光输出。本专利技术实施例提供一种矢量或涡旋光场光纤激光器，包括通过单模光纤连接的泵浦源、波分复用器、掺杂增益光纤、锁模器形成环形腔；所述环形腔还包括一四端口光纤环行器，所述四端口光纤环行器的第一端口和第四端口连接到所述环形腔，所述四端口光纤环行器的第二端口设置有反射器，所述四端口光纤环行器的第三端口依次设置有长周期双模光纤光栅、第一偏振控制器以及准直输出端。可选的，所述反射器包括单模光纤布拉格光栅、单模光纤反射镜或镀反射膜端面的单模光纤。可选的，所述长周期双模光纤光栅的光栅周期范围为900μm～1300μm，光栅周期数为10～90。可选的，所述长周期双模光纤光栅包括机械挤压式长周期双模光纤光栅、电弧放电式长周期双模光纤光栅、紫外写入式长周期双模光纤光栅或倾斜式长周期双模光纤光栅。可选的，所述准直输出端包括双模光纤准直器、双模光纤布拉格光栅或啁啾双模光纤布拉格光栅。可选的，所述双模光纤准直器包括双模光纤输入端、双模光纤返回端、双模光纤输出端以及反射片；所述反射片位于所述双模光纤输入端的光输出口和所述双模光纤输出端的光输入口之间。可选的，所述双模光纤输入端复用为所述双模光纤返回端。可选的，所述反射片为镀膜的双模光纤端面。可选的，所述锁模器包括可饱和吸收体和第二偏振控制器；所述可饱和吸收体包括石墨烯、碳纳米管、半导体可饱和吸收镜、黑磷、三氧化二铁、四氧化三铁、乙醇、拓扑绝缘体以及过渡金属硫族化合物的至少一种。可选的，所述可饱和吸收体包括由光纤跳线头构成的三明治结构的可饱吸收体、基于D-型光纤的可饱和吸收体、基于空心光纤的可饱和吸收体或者基于打孔光纤的可饱和吸收体。本专利技术实施例提供一种矢量或涡旋光场光纤激光器，包括通过单模光纤连接的泵浦源、波分复用器、掺杂增益光纤、锁模器形成环形腔；环形腔还包括一四端口光纤环行器，四端口光纤环行器的第一端口和第四端口连接到环形腔，四端口光纤环行器的第二端口设置有反射器，四端口光纤环行器的第三端口依次设置有长周期双模光纤光栅、第一偏振控制器以及准直输出端。通过环形腔产生锁模激光脉冲，通过长周期双模光纤光栅将单模光纤中高斯基模转化为矢量或涡旋分布的高阶模式，通过准直输出端将激光准直输出。本专利技术实施例有利于产生高纯度的矢量或涡旋分布的激光脉冲，同时极大地提高了光场产生效率，降低了该类激光的使用成本。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种矢量或涡旋光场光纤激光器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种机械挤压式长周期双模光纤光栅的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种双模光纤准直器的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种掺铒光纤激光器的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的掺铒光纤激光器输出的一种光场分布的CCD图像；图6是本专利技术实施例提供的掺铒光纤激光器输出的又一光场分布的CCD图像；图7是本专利技术实施例提供的掺铒光纤激光器输出激光脉冲序列的示意图；图8是本专利技术实施例二提供的掺铒光纤激光器输出涡旋光场的光谱示意图；图9是本专利技术实施例提供的掺铒光纤激光器输出涡旋光场的脉冲宽度示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，在本专利技术实施例的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，附图除非别有明确的规定和限定，术语“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，“耦合”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接上连，可以是两个元件内部的连通。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述述语在本专利技术的中的具体含义。图1所示为本专利技术实施例提供的一种矢量或涡旋光场光纤激光器的结构示意图，该光纤激光器包括：通过单模光纤10连接的泵浦源20、波分复用器30、掺杂增益光纤40、锁模器50形成环形腔100；环形腔100还包括一四端口光纤环行器60，四端口光纤环行器60的第一端口和第四端口连接到环形腔100，四端口光纤环行器60的第二端口设置有反射器61，四端口光纤环行器60的第三端口依次设置有长周期双模光纤光栅62、第一偏振控制器63以及准直输出端64。其中，泵浦源20可以为输出波长为980nm或1480nm的半导体激光器，泵浦源20为光纤输出，其输出端与波分复用器30的输入端连接，可以理解的是，波分复用器30可以包括多个输入端，每个输入端连接一个泵浦源20，或者环形腔100可以设置多个波分复用器30，每个波分复用器连接一个泵浦源20，具体泵浦方式可以根据实际需求设定。需要说明的是，对于波分复用器30，以三端口波分复用器为例，包括公共输入端、泵浦输入端和输出端，其中公共输入端和输出端接入环形腔100，泵浦输入端与泵浦源20连接，波分复用器的各端口所用光纤为与相应传输波长匹配的单模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矢量或涡旋光场光纤激光器，其特征在于，包括通过单模光纤连接的泵浦源、波分复用器、掺杂增益光纤、锁模器形成环形腔；所述环形腔还包括一四端口光纤环行器，所述四端口光纤环行器的第一端口和第四端口连接到所述环形腔，所述四端口光纤环行器的第二端口设置有反射器，所述四端口光纤环行器的第三端口依次设置有长周期双模光纤光栅、第一偏振控制器以及准直输出端。

【技术特征摘要】
1.一种矢量或涡旋光场光纤激光器，其特征在于，包括通过单模光纤连接的泵浦源、波分复用器、掺杂增益光纤、锁模器形成环形腔；所述环形腔还包括一四端口光纤环行器，所述四端口光纤环行器的第一端口和第四端口连接到所述环形腔，所述四端口光纤环行器的第二端口设置有反射器，所述四端口光纤环行器的第三端口依次设置有长周期双模光纤光栅、第一偏振控制器以及准直输出端。2.根据权利要求1所述的矢量或涡旋光场光纤激光器，其特征在于，所述反射器包括单模光纤布拉格光栅、单模光纤反射镜或镀反射膜端面的单模光纤。3.根据权利要求1所述的矢量或涡旋光场光纤激光器，其特征在于，所述长周期双模光纤光栅的光栅周期范围为900μm～1300μm，光栅周期数为10～90。4.根据权利要求1所述的矢量或涡旋光场光纤激光器，其特征在于，所述长周期双模光纤光栅包括机械挤压式长周期双模光纤光栅、电弧放电式长周期双模光纤光栅、紫外写入式长周期双模光纤光栅或倾斜式长周期双模光纤光栅。5.根据权利要求1所述的矢量或涡旋光场光纤激光器，其特征在于，所述准直输出端包括双模光纤准...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛东，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61