[发明专利]一种全光纤型二阶涡旋光激光器

说明书

本发明公开了一种全光纤型二阶涡旋光激光器，包括：泵浦光源和谐振腔；谐振腔包括第一布拉格光纤光栅、增益介质光纤、模场匹配器、四模光纤、长周期光纤光栅、光纤扭转器、光纤型偏振控制器和第二布拉格光纤光栅；依次连接泵浦光源、第一布拉格光纤光栅、增益介质光纤和模场匹配器；模场匹配器通过四模光纤连接长周期光纤光栅，所述长周期光纤光栅安装在光纤扭转器上；长周期光纤光栅通过四模光纤连接光纤型偏振控制器，光纤型偏振控制器通过四模光纤与第二布拉格光纤光栅连接。本发明的激光器能够实现二阶模式激光的输出，其能够输出包括二阶的线偏模式，二阶矢量模式和二阶涡旋光模式等激光。

技术领域

本发明涉及光纤模式激光器领域，具体涉及一种全光纤型二阶涡旋光激光器。

背景技术

随着物联网、大数据以及5G通信技术的快速发展，人们对信息传输能力的要求以指数级数的速度增长，而普通的单模光纤的传输能力也在逐渐接近非线性香农极限，为了进一步满足人们不断快速增长的通信容量的需求，近年来研究者不断地开发通信维度，发展了以模分复用、偏振复用以及光学轨道角动量复用为代表的一系列技术，这些技术都涉及利用光纤内高阶本征模来进行对通信信道维度进行拓展。其中以涡旋光复用技术最受关注，原因在于涡旋光的模式具有天然的正交性，其在光纤波导中传输的稳定性，以及无限多可用的信道维度。而对复用涡旋光模式复用来说，首先涉及到涡旋光的产生，目前产生涡旋光的方法分为两类：一类在自由空间中，利用螺旋相位板、柱透镜系统、空间光调制器、q波片以及一些基于人工超材料、超表面的硅基集成器件等；另一类是在光纤中，利用声栅、微弯的涡旋光栅、金属平行板、长期周光栅(包括机械式的长周期光栅以及倾斜的长周期光栅等)。这些产生涡旋光的方法都是通过对入射的高斯或类高斯型激光束进行相位或振幅调整，或者进行模式转换等，是一种被动或者无源的方式。而能够有源地产生涡旋光的激光光束的研究目前还很少，在自由空间和在光纤中，报导出的涡旋光激光器也局限在1阶的情况。全光纤型的2阶涡旋光激光器目前还没有报导。

目前已有的全光纤型涡旋光激光器主要实现的方式是在由光纤布拉格光栅形成的腔内将LP₀₁模通过长周期光栅转换成高阶的模式(LP11模)，再通过调节腔内的光的偏振状态来得到涡旋光。要得到2阶涡旋光，需要将LP₀₁模转化为LP₂₁模式，由于受限于长周期光纤光栅的具体工艺，能实现LP₀₁模式到LP₂₁模式的直接转换的长周期光栅不易制作。目前只有本发明相关申请人研发出能够实现LP₀₁到LP₂₁模式的直接转换的长周期光栅的技术，已申请专利(专利申请号：2017111177583)。在此基础上，本发明公开一种全光纤型的二阶涡旋光激光器。

发明内容

本发明的目的是公开一种全光纤型二阶涡旋光激光器，该激光器能实现二阶涡旋光光束的高效输出。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种全光纤型二阶涡旋光激光器，包括:泵浦光源和谐振腔；所述谐振腔包括第一布拉格光纤光栅、增益介质光纤、模场匹配器、四模光纤、长周期光纤光栅、光纤扭转器、光纤型偏振控制器和第二布拉格光纤光栅；泵浦光源、第一布拉格光纤光栅、增益介质光纤和模场匹配器依次连接；模场匹配器通过四模光纤连接光纤扭转器，所述长周期光纤光栅安装在光纤扭转器上；光纤扭转器通过四模光纤连接光纤型偏振控制器，光纤型偏振控制器通过四模光纤与第二布拉格光纤光栅连接。

进一步的，所述的泵浦光源、第一布拉格光纤光栅、增益介质光纤和模场匹配器通过单模光纤连接依次连接。

进一步的，所述光纤光栅安装在机械式一维扭转架光纤扭转器上。

进一步的，所述模场匹配器、长周期光纤光栅、光纤扭转器和光纤型偏振控制器通过四模光纤连接依次连接。

进一步的，所述长周期光栅实现LP₀₁模式到LP₂₁模式的直接转换。