[发明专利]一种矢量孤子光纤激光器、控制方法及其应用

权利要求书

1.一种矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述矢量孤子光纤激光器包括：

激光发出组件、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、锁模组件、输出耦合器和模式转换组件；

所述激光发出组件、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、锁模组件和输出耦合器依次连接构成光纤环形腔结构；

所述输出耦合器的90％端与所述波分复用器相连接，所述输出耦合器的10％端与所述模式转换组件相连接。

2.如权利要求1所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述锁模组件包括第一偏振控制器和单模-多模-单模结构，所述第一偏振控制器上设置有单模-多模-单模结构部件，所述单模-多模-单模结构部件与所述输出耦合器相连接，所述输出耦合器和所述波分复用器相连接。

3.如权利要求2所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述单模-多模-单模结构部件缠绕在所述第一偏振控制器上，所述单模-多模-单模结构部件与所述输出耦合器熔接。

4.如权利要求1所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述模式转换组件包括第二偏振控制器、长周期光纤光栅、第三偏振控制器、光纤准直器、偏振片以及相机；

所述第二偏振控制器上设置有单模光纤部件，所述单模光纤部件与长周期光纤光栅部件相连接，所述第三偏振控制器上设置有两模光纤部件，所述长周期光纤光栅和两模光纤相连接，所述两模光纤和光纤准直器相连接。

5.如权利要求4所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述输出耦合器的10％端部件与单模光纤熔接，所述单模光纤盘绕在所述第二偏振控制器上，所述单模光纤与所述长周期光纤光栅熔接；所述长周期光纤光栅和两模光纤熔接，所述两模光纤缠绕在所述第三偏振控制器上，所述两模光纤与光纤准直器部件连接。

6.如权利要求4所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，通过掰转所述第二偏振控制器和第三偏振控制器的浆片，以实现偏振态的重新分配进而得到圆圆柱矢量光束；

所述两模光纤为渐变折射率两模光纤，所述长周期光纤光栅是在两模渐变折射率光纤上进行刻写。

7.如权利要求1所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述激光发出组件为泵浦源，所述泵浦源为980nm的半导体激光器。

8.一种矢量孤子光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述矢量孤子光纤激光器的控制方法包括：

通过CO₂激光器在渐变两模光纤上刻蚀长周期光纤光栅，引发光纤内发生不对称的折射率变化，使得光纤波导折射率分布发生不均匀的变化而改变，通过外界的激光在光纤上写制光栅，随机破坏模式间的相互正交性，能量发生模式耦合，实现从基模光到高阶模的转变；

在刻写光纤光栅的过程中，被刻蚀光纤保持径直状态，然对打标机的各种参数进行优化，刻蚀出高转换效率的光纤光栅；

在不改变腔内锁模状态的前提下，通过调节长周期光纤前后的偏振控制器，扭转腔内偏振控制器改变腔内输出偏振态分布，最终得到柱矢量光束。

9.如权利要求8所述的矢量孤子光纤激光器的控制方法，其特征在于，能量发生模式耦合中，模式耦合为：

上述公式表示的是光纤光栅的模式耦合公式，其中λ_res为长周期光纤光栅的共振波长,n_eff，01和n_eff，11分别为LP01和L11模的有效折射率；

通过优化在刻写光栅的参数和光栅长度时，制作出转换效率最佳的长周期光纤光栅，实现超快柱矢量光束的输出；

该公式为柱矢量光束在柱坐标系下的表达式，其中为y轴正半轴与电场线的夹角。

10.一种如权利要求1～7任意一项所述的矢量孤子光纤激光器在光通信、在表面等离子体激发、在光俘获中的应用。