[发明专利]一种矢量孤子光纤激光器、控制方法及其应用

说明书

本发明属于光纤激光器技术领域，涉及一种矢量孤子光纤激光器、控制方法及其应用，激光器包括依次连接的激光发出组件、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、锁模组件、耦合器以及模式转换组件，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、偏振片以及相机组成。本发明实验腔不含任何偏振元件，结构更加简单，紧凑，损伤阈值更高，基于长周期光纤光栅的模式转换功能可以实现高纯度的超快柱矢量光束。该方式产生柱矢量光束具有损耗小，宽带宽，高纯度以及输出稳定，超快柱矢量光束结合了超快脉冲和柱矢量光束的优点，有着广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，尤其涉及一种矢量孤子光纤激光器、控制方法及其应用。

背景技术

目前，柱矢量光束(Cylindrical vector beams,CVBs)具有偏振奇点的特种光束，观察柱矢量光束的横截面，可以发现其在偏振态上是轴对称分布的，一般主要分为径向偏振光和角向偏振光，由于CVBs光场具有独特的偏振和振幅特性，在光通信、表面等离子体激发、光俘获等领域进行了广泛的应用。值得注意的是，皮秒或飞秒激光中的超快CVBs脉冲扩展了各种新的应用，如非线性变频、超分辨率显微镜和材料加工等。超快CVBs通常是通过锁模激光平台的模激励和孤子选择获得的。孤子的固有特性和孤子的模态控制是影响实现超快 CVBs的关键。近年来，产生柱矢量光束多数在标量孤子的前提下产生，未能挖掘孤子的固有特性和柱矢量光束之间的关系，此外，偏移耦合光斑、光纤光栅和模式选择耦合器被用来获得超快柱矢量光束。然而，偏移耦合固有的插入损耗限制了转换效率，相对狭窄的光谱带宽和模式选择耦合器复杂的制造工艺限制了输出波束的带宽。固体激光器相比，全光纤激光器具有体积小、光束质量高、稳定性好等优点，更适合用于超快CVBs的平台。而目前，关于孤子固有的矢量特性和柱矢量光束的偏振特性的内在联系需要进一步探索。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的全光纤激光器仅在标量孤子的前提下产生柱矢量光束，没有关联矢量孤子和圆柱矢量光速的内在关联，存在结构复杂的局限性

解决以上问题及缺陷的难度为:如何高效地产生圆柱矢量光束，刻蚀长周期光纤光栅，圆柱矢量光束的产生

解决以上问题及缺陷的意义为：

提出了一种全光纤激光器可以挖掘出了矢量孤子和圆柱矢量光束直接的内在关联，在此基础之上可以更高效的产生圆柱矢量光束，此光束具有更高的转换效率，其应用广泛。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种矢量孤子光纤激光器及其控制方法、应用。

本发明是这样实现的，一种矢量孤子光纤激光器

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。

进一步，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，所述输出耦合器的90％端和所述波分复用器相连接。

进一步，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。

进一步，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。