為實現(xiàn)光纖激光器徑向偏振光的高效輸出,提出并搭建了基于液晶聚合物（LCP）的納秒脈沖摻鐿（Yb）主振蕩器功率放大（MOPA）系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用空間相位轉換法,利用LCP渦旋半波片將全光纖MOPA激光器輸出的高峰值功率、窄線寬、線偏振、高斯形分布的納秒脈沖信號轉換為橫向強度呈空心環(huán)狀分布的拉蓋爾-高斯光。MOPA激光器系統(tǒng)由窄線寬連續(xù)種子源、電光強度調(diào)制器和后續(xù)的5級YDF放大器組成,通過實驗獲得了20.1 W的穩(wěn)定LP₀₁模輸出。而后的LCP渦旋波片用作空間模式轉換器,最終獲得的平均輸出功率為19.5 W,脈寬為10 ns,重復頻率為10 kHz,橫向剖面呈規(guī)則空心環(huán)形的徑向偏振光輸出,模式轉換效率可達97%。另外,通過PBS測量法測得徑向偏振光的模式純度約為88.5%,兼具高功率與高純度的優(yōu)勢。 

【文章來源】：光學精密工程. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

徑向偏振光輸出的YDF MOPA激光器實驗裝置

為獲得高峰值功率、窄頻譜帶寬的脈沖序列,光路中采用BPF濾除泵浦光與ASE,同時對前置放大器鏈的光纖長度進行了優(yōu)化,使得由自相位調(diào)制(SPM)引起的頻譜展寬和由受激拉曼散射(SRS)誘導的功率轉移達到最小。圖2是全光纖MOPA激光器在平均輸出功率為20 W時,使用光譜儀(橫河6370C)測量的光譜分布,可見其中心波長為1 064 nm,信噪比(信號光-泵浦光)大于30 dB,ASE也得到了很好的抑制。

LCP渦旋波片安裝在一個5維可調(diào)的調(diào)整架上,這樣既可以保證信號光束能入射到波片的中心,同時也可以很容易地將它移入或從信號光路中移除,從而允許MOPA系統(tǒng)可根據(jù)需要在徑向偏振拉蓋爾高斯TM01模式和線偏振高斯LP01模式下切換。圖3顯示了MOPA系統(tǒng)在LP01(灰色)和TM01(紅色)模式下運行時的平均輸出功率隨最后一級主放大器泵浦功率變化的函數(shù)(彩圖見期刊電子版)。由圖3可見,當泵浦功率為26.5 W時,獲得了平均輸出功率為19.5 W的TM01模徑向偏振光,計算可得它相對于泵浦功率的斜效率約為66%。相比之下,此時LP01模式的平均輸出功率為20.1 W,模式轉換效率可達97%。此時,整個激光器系統(tǒng)總的注入泵浦功率為36.06 W,則系統(tǒng)的斜效率為54%。用200 MHz帶寬的光電探測器(CONQUER, PR-200M3150)和500 MHz帶寬的數(shù)字示波器(Tektronix, DPO4054B)直接測量光脈沖的時間分布,如圖4所示。在最大功率輸出時,脈沖持續(xù)時間由調(diào)制后的10 ns減小到7.5 ns,這是由于在放大過程中強度更大的脈沖中心區(qū)域從主放大級提取的能量比脈沖前沿及后沿高得多,導致脈寬被壓縮[23]。圖4 經(jīng)EOIM和LCP渦旋波片調(diào)制后的脈沖時間分布

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2912993