一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器，包括：柱矢量激光种子源；柱矢量激光种子源产生柱矢量种子光，沿柱矢量种子光的传输方向上依次设有三桨偏振控制器和多级放大器；其中，三桨偏振控制器用于调整放大前柱矢量种子光中垂直偏振分量和水平偏振分量的相位，以进行相位补偿。本发明专利技术的激光器通过三桨偏振控制器调整放大前柱矢量种子光中垂直偏振分量和水平偏振分量的相位，并进行相位补偿，以实现柱矢量光的纯度补偿，从而输出高功率高纯度的柱矢量光。输出高功率高纯度的柱矢量光。输出高功率高纯度的柱矢量光。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器


[0001]本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器。

技术介绍

[0002]柱矢量激光，包括径向偏振光(TM
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模)和角向偏振光(TE
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模)，具有轴对称的强度和偏振分布，强聚焦时会在平行于光轴的任意平面内形成一个独特且较强的局部纵向电场，因此采用柱矢量激光加工可以获得具备高深宽比的直孔同时加工速度也会提高1.5
‑
2倍，因此具备更佳的打孔质量和更高的效率。柱矢量种子光在放大的过程中由于光纤中热致双折射使得水平偏振分量的放大倍数和垂直偏振分量的放大倍数不等，这导致放大光束的纯度与放大前的纯度相比发生变化，例如，如果种子光的垂直偏振分量大于水平偏振分量并且具有比水平偏振分量更高的放大率，则最终放大光束的纯度总是小于输入种子束的纯度。相反，如果垂直偏振分量最初较小且具有较高的放大率，则放大光束的纯度更有可能增加。这对保持或提高MOPA结构后的柱矢量纯度是最重要的。激光加工对于激光的功率要求十分高，而目前的柱矢量激光器输出功率低，在功率放大的过程中出现纯度降低的情况，且稳定性差，无法满足实用性的要求。国内对于柱矢量超快激光技术的研究起步较晚，多为固体或CO2激光器，全光纤激光器与其他激光器相比，由于其内部无空间耦合器件和化学物质，具备可靠性更高、稳定性更强、更安全、更易维护的优点。为此，我们提出了一种高功率全光纤柱矢量光纯度补偿方法。
[0003]目前柱矢量光纯度补偿方法有以下几种：
[0004]1、在柱矢量种子光和放大级之间添加半波片进行相位补偿。
[0005]2、通过将双折射90
°
石英旋光晶体和4f成像系统的结合可以有效地补偿径向偏振光的退偏。
[0006]3、通过将半波片和道威棱镜组合，通过旋转双折射增益介质进行纯度补偿。
[0007]虽然上述纯度补偿方法一定程度上保持了柱矢量光的纯度，但其适用于空间光结构，不适用于全光纤结构。

技术实现思路

[0008]针对现有柱矢量种子光在放大的过程中纯度下降问题，本专利技术提供一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器。
[0009]本专利技术公开了一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器，包括：柱矢量激光种子源；
[0010]所述柱矢量激光种子源产生柱矢量种子光，沿所述柱矢量种子光的传输方向上依次设有三桨偏振控制器和多级放大器；其中，所述三桨偏振控制器用于调整放大前柱矢量种子光中垂直偏振分量和水平偏振分量的相位，以进行相位补偿。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述柱矢量激光种子源包括：波分复用器、第一增益光
纤、耦合器、第一偏振控制器、偏振相关隔离器、第二偏振控制器和模式选择耦合器；其中，
[0012]所述波分复用器的短波长端与泵浦源相连；
[0013]所述波分复用器的输出端与所述第一增益光纤的输入端相连；
[0014]所述第一增益光纤的输出端与所述耦合器的输入端相连；
[0015]所述耦合器的第一输出端与所述三桨偏振控制器的输入端相连，所述耦合器的第二输出端与所述第一偏振控制器的输入端相连；
[0016]所述第一偏振控制器的输出端与所述偏振相关隔离器的输入端相连；
[0017]所述偏振相关隔离器的输出端与所述第二偏振控制器的输入端相连；
[0018]所述第二偏振控制器输出端与所述模式选择耦合器的输入端相连；
[0019]所述模式选择耦合器的第一输出端进行光的输出，所述模式选择耦合器的第二输出端与所述波分复用器的长波长端相连，以构成环形的光纤谐振腔。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器为三桨偏振控制器。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述模式选择耦合器是通过将单模光纤与双模光纤或者两根双模光纤，熔融拉锥制成；其中，所述模式选择耦合器包括锥区和耦合区；
[0022]入射光从所述模式选择耦合器的输入端进入锥区后，光纤归一化频率随着纤芯的变细而逐渐变小，使得越来越多的光渗入包层；进入耦合区后，实现LP
01
模向LP
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模的转换；当光进入输出端锥区后，归一化频率随纤芯的变粗而逐渐增大；使LP
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模式从第二输出端输出，未泄露包层的LP
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模以及部分没有耦合LP
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模式从第一输出端输出。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述三桨偏振控制器包括依次设置的1/4波片，1/2波片和1/4波片。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，所述高功率柱矢量光纤激光器包括依次设置的一级放大器和二级放大器；
[0025]所述一级放大器和二级放大器均包括依次通过尾纤熔接的合束器、大模场第二增益光纤和包层光剥除器；其中，
[0026]所述一级放大器的合束器的输入端分别连接所述三桨偏振控制器和至少一个泵浦源；
[0027]所述二级放大器的合束器的输入端分别连接所述一级放大器的包层光剥除器和至少一个泵浦源。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0029]本专利技术的激光器通过三桨偏振控制器调整放大前柱矢量种子光中垂直偏振分量和水平偏振分量的相位，并进行相位补偿，以实现柱矢量光的纯度补偿，从而输出高功率高纯度的柱矢量光。
附图说明
[0030]图1为本专利技术公开的高功率柱矢量光纤激光器的结构示意图；
[0031]图2为图1中柱矢量激光种子源的结构示意图；
[0032]图3为图2中模式选择耦合器的结构示意图；
[0033]图4a为本专利技术公开的径向偏振光偏振示意图；
[0034]图4b为本专利技术公开的径向偏振光经过放大后的退偏旋转示意图。
[0035]符号说明：
[0036]10、柱矢量激光种子源；11、波分复用器；12、第一增益光纤；13、耦合器；14、第一偏振控制器；15、偏振相关隔离器；16、第二偏振控制器；17、模式选择耦合器；171、双模光纤；172、锥区；173、耦合区；20、三桨偏振控制器；30、一级放大器；31、合束器，32、第二增益光纤，33、包层光剥除器；40、二级放大器。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述：
[0039]如图1所示，本专利技术提供一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器，包括：柱矢量激光种子源10、三桨偏振控制器20、一级放大器30和二级放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现纯度补偿的高功率柱矢量光纤激光器，其特征在于，包括：柱矢量激光种子源；所述柱矢量激光种子源产生柱矢量种子光，沿所述柱矢量种子光的传输方向上依次设有三桨偏振控制器和多级放大器；其中，所述三桨偏振控制器用于调整放大前柱矢量种子光中垂直偏振分量和水平偏振分量的相位，以进行相位补偿。2.如权利要求1所述的高功率柱矢量光纤激光器，其特征在于，所述柱矢量激光种子源包括：波分复用器、第一增益光纤、耦合器、第一偏振控制器、偏振相关隔离器、第二偏振控制器和模式选择耦合器；其中，所述波分复用器的短波长端与泵浦源相连；所述波分复用器的输出端与所述第一增益光纤的输入端相连；所述第一增益光纤的输出端与所述耦合器的输入端相连；所述耦合器的第一输出端与所述三桨偏振控制器的输入端相连，所述耦合器的第二输出端与所述第一偏振控制器的输入端相连；所述第一偏振控制器的输出端与所述偏振相关隔离器的输入端相连；所述偏振相关隔离器的输出端与所述第二偏振控制器的输入端相连；所述第二偏振控制器输出端与所述模式选择耦合器的输入端相连；所述模式选择耦合器的第一输出端进行光的输出，所述模式选择耦合器的第二输出端与所述波分复用器的长波长端相连，以构成环形的光纤谐振腔。3.如权利要求2所述的高功率柱矢量光纤激光器，其特征在于，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器为三桨偏振控制器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学胜，裴思琪，张天宇，董霖，刘洪才，朱云，胡佳鹏，闫岸如，刘友强，王智勇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：