本文提出了一種可以實(shí)現(xiàn)光纖高階模式（HOM）在激光腔內(nèi)振蕩的鎖模摻鐿光纖激光器。通過使用一對級聯(lián)的模式選擇耦合器（MSC）作為有效的模式轉(zhuǎn)換器,獲得光纖鎖模激光腔內(nèi)HOM產(chǎn)生。其中,制備的MSC中心波長為1064nm,可實(shí)現(xiàn)80nm的模式轉(zhuǎn)換帶寬和94%的高階模式純度。通過搭建摻鐿鎖模光纖激光器,實(shí)驗(yàn)獲得了3dB譜寬7.4 nm、脈沖重復(fù)頻率10.9 MHz、射頻信噪比55 dB的鎖模脈沖激光,輸出功率的斜率效率為2.3%。實(shí)驗(yàn)證明,這種方法可在激光器內(nèi)部通過模式級聯(lián)轉(zhuǎn)換,且能參與腔內(nèi)鎖模過程獲得脈沖HOM激光。 

【文章來源】：光電工程. 2020,47(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

(a)兩個(gè)MSC級聯(lián)的結(jié)構(gòu)圖；(b)單個(gè)MSC的傳輸譜；(c)級聯(lián)一對MSC的傳輸譜

將兩個(gè)MSC接入YDFL腔中實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換和鎖模，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。波長為980 nm的泵浦光源產(chǎn)生的980 nm激光通過980/1060 nm波分復(fù)用器(wavelength division multiplexer,WDM)進(jìn)入YDFL腔內(nèi)，長度為0.25 m的摻鐿光纖(YDF:LIEKKI Yb1200-4/125)提供功率增益。10:90的單模光纖耦合器(fiber optic coupler,OC)用來提取10%的腔內(nèi)能量，并從輸出端output1輸出。輸出激光由功率計(jì)、光譜分析儀(OSA,YOKOGAWA AQ6370C)、示波器(OSC,Tektronix MSO4104)和射頻儀(Siglent SSA 3032X)接收，以監(jiān)測激光器的鎖模狀態(tài)。兩個(gè)PC和一個(gè)偏振相關(guān)隔離器(PD-ISO)可實(shí)現(xiàn)基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)效應(yīng)的鎖模。MSC用來產(chǎn)生HOM，調(diào)節(jié)PC3的壓力和旋轉(zhuǎn)角度，可改變HOM的偏振狀態(tài)和純度。CCD監(jiān)測輸出端output2的模場分布。中心波長為1064 nm的帶通濾波器(BPF)提供穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)[24]。除了兩個(gè)MSC的FMF部分外，其他器件通過單模光纖(HI-1060)連接，激光器總腔長為15.8 m。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在鎖模狀態(tài)下保持PC1和PC2的偏轉(zhuǎn)角度不變，輕微調(diào)節(jié)PC3可消除線偏LP11模的簡并度，在不同偏振態(tài)下能激發(fā)單個(gè)環(huán)狀矢量光束：TM01,TE01,HE21even和HE21odd模，即CVB。起偏器用于區(qū)分這四種矢量光束，只有與起偏器方向一致的光束才能被通過。圖4(b)顯示的是實(shí)驗(yàn)所測的矢量光束，第一列是不加起偏器的環(huán)狀分布，后四列是在CCD前放置一個(gè)起偏器，光束在不同的起偏方向下得到的模場分布。實(shí)驗(yàn)表明，TM01和TE01模、HE21even和HE21odd模相互正交。進(jìn)一步調(diào)節(jié)PC3，以改變LP11模的相位，該方法可引入π/2相位差[5]，進(jìn)而獲得OAM光束，如圖4(c)所示，光束的形狀也為環(huán)型。用另一束同頻的基模作為干涉光對該OAM光束進(jìn)行矢量疊加，可獲得干涉條紋，如圖第三列所示。順時(shí)針和逆時(shí)針方向的干涉條紋分別表示OAM光束的拓?fù)浜蓴?shù)為+1和-1。偏振控制器PC3調(diào)控光束的光場而獲得CVB和一階OAM，再次證明YDFL中FMF部分振蕩的HOM為LP11模。5 總結(jié)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Remotely sensing an object’s rotational orientation using the orbital angular momentum of light（Invited Paper）[J]. Giovanni Milione,Ting Wang,韓靜,柏連發(fā).  Chinese Optics Letters. 2017(03)
[2]基于少模光纖的全光纖熔融模式選擇耦合器的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 肖亞玲,劉艷格,王志,劉曉頎,羅明明.  物理學(xué)報(bào). 2015(20)



本文編號：3269492