[发明专利]一种基于模式选择耦合器的1μm波段柱矢量光纤激光器

说明书

本发明公开一种基于模式选择耦合器的1μm波段柱矢量光纤激光器，包括泵浦源、波分复用器、增益光纤、环形器、单模布布拉格光栅、第一偏振控制器、第二偏振控制器、模式选择耦合器和准直器；泵浦源的输出端与波分复用器的短波长输入端相连，波分复用器的输出端通过增益光纤与环形器的1端口相连，环形器的2端口连接单模布拉格光栅，环形器的3端口通过第一偏振控制器、模式选择耦合器和波分复用器的长波长相连，第二偏振控制器和准直器连接到模式选择耦合器的少模光纤输出端。本发明具有光纤激光器的斜率效率高、插入损耗小、柱矢量激光偏振纯度高的优点。

技术领域

本发明属于光纤激光器领域，具体涉及到一种基于模式选择耦合器的1μm波段柱矢量光纤激光器。

背景技术

柱矢量激光包括径向偏振光和角向偏振光，因其特殊的对称偏振特性和强度特性，被广泛应用于量子物理、光镊、光纤传感、表面等离子激发和光纤通信等领域。特别是径向偏振光，越来越受到关注。

柱矢量激光主要利用自由空间器件或者全光纤的方法产生。利用自由空间器件主要是通过相位调制器、组合半波片、双折射晶体和亚波长光栅等体块式自由空间器件对光偏振态的精确调控来获得柱矢量激光。但是利用上述器件产生柱矢量激光，对于这些器件的精密程度和作用范围都有着严格的要求，而且光路不易集成、制作成本高。利用全光纤的方法产生柱矢量激光分为两种方法，第一种方法利用光纤错位耦合的方法激发高阶模，以少模光纤光栅作为横向高阶模选模单元产生柱矢量激光，但是光纤错位耦合的方法产生的高阶模损耗较大，柱矢量激光斜率效率低、输出功率小，限制了其在长距离光纤通信和光纤传感系统中的应用。第二种方法是利用模式选择耦合器作为模式转换器和模式选择器产生柱矢量激光，相比于利用错位耦合的方法产生柱矢量激光具有更高的斜率效率和更低的插入损耗。但是目前使用模式选择耦合器产生柱矢量激光的局限性在于：(1)仅限于在1.55μm波段产生柱矢量激光，在1μm波段还没有研究，而且柱矢量激光的纯度并不是太高；(2)只利用模式选择耦合器产生了脉冲柱矢量激光，而未研究连续柱矢量激光，而且柱矢量激光的斜率效率还是偏低；(3)所利用的模式选择耦合器还是通过传统的预拉熔融耦合拉锥的方法制备，此方法制备的模式选择耦合器插入损耗大，工艺复杂。

因此，如何实现一种低损耗、高效率、全光纤和低成本的方法以获得纯度高、稳定性高、结构紧凑的在1μm波段的连续柱矢量光纤激光器具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决是克服现有技术产生柱矢量激光的结构复杂、损耗大、效率低和模式纯度低等缺点，提供一种新型的在1μm波段产生连续柱矢量激光的方法，即基于模式选择耦合器的1μm波段柱矢量光纤激光器，激光器的所有器件均采用全光纤耦合方式，结构紧凑，不受外界因素干扰，可连续稳定工作，而且该光纤激光器使用的模式选择耦合器通过一种新型的无预拉熔融拉锥的方法制作，具有插入损耗小，制备简单等优点。腔内置入模式选择耦合器，实现高效率的柱矢量激光输出；通过在腔内插入一个单模布拉格光栅，窄化激光器的带宽，从而提高柱矢量激光的纯度。

为解决上述技术问题本发明采用的技术方案是一种基于模式选择耦合器的1μm波段柱矢量光纤激光器，包括：泵浦源、波分复用器、增益光纤、环形器、单模布拉格光栅、第一偏振控制器、第二偏振控制器、模式选择耦合器和准直器；其中，泵浦源的输出端与波分复用器的短波长输入端相连，波分复用器的输出端通过增益光纤与环形器的1端口相连，环形器的2端口连接单模布拉格光栅，环形器的3端口通过第一偏振控制器、模式选择耦合器和波分复用器的长波长相连，第二偏振控制器和准直器连接到模式选择耦合器的少模光纤输出端。

进一步，上述模式选择耦合器采用一种无预拉的熔融拉锥方式制备，工作波长在1μm附近，可以将单模光纤中的基模转换成为少模光纤中的高阶模并在耦合器输出端选择性地输出不同的模式，具有模式转换和模式分离两个功能。