高純度軸對稱偏振光束全光纖激光器.pdf

1、軸對稱偏振光束(CVB)，不同于常規(guī)的均勻偏振光，其偏振在光束橫截面內(nèi)呈對稱分布，且強度上呈中心為零點的“甜甜圈”。軸對稱偏振光主要包括徑向偏振光和角向偏振光，其對稱電場分布使其在表面等離子體激發(fā)、光鑷、粒子加速、激光加工等領(lǐng)域都有著獨特的應用優(yōu)勢。因而軸對稱偏振光束的產(chǎn)生方法備受研究者們的關(guān)注，其中利用少模光纖獲得軸對稱偏振光束是一種簡便、低廉的方法。
　　少模光纖中的二階本征橫模包括四種簡并模式，其中TM01和TE01模式分別

2、為徑向和角向偏振模式，因而利用模式耦合激發(fā)這兩種模式能夠?qū)崿F(xiàn)軸對稱偏振光束的輸出。但單純的利用光纖耦合激發(fā)很難同時保證輸出模式的純度和耦合效率，我們提出了利用少模光柵作為模式選擇元件在保證耦合效率的同時進行高純度的軸對稱偏振模式提取。
　　少模光纖光柵具有多個布拉格反射波長，每個反射波長對應不同階次的橫模，利用這一點，我們可以將模式耦合中殘留的基模濾除從而獲得純凈的二階模式。通過這個模式波長關(guān)聯(lián)特性我們實現(xiàn)了高純度的軸對稱偏振模式

3、的連續(xù)激光和鎖模脈沖激光輸出，以及橫模-波長關(guān)聯(lián)可調(diào)激光。
　　本文的主要研究工作和成果:
　　1.搭建了基于少模光纖光柵的DBR CVB摻鐿全光纖激光器。該激光器具有低閾值、高純度及單波長窄線寬等特點，實驗獲得了模式純度分別為94.2％和95.1％的徑向偏振模式和角向偏振模式，激光器閾值功率低至16 mW，并且工作于單波長窄線寬:40dB線寬小于0.2 nm，信噪比大于55 dB。同時，還提出了一種適用于光纖輸出CVB的模

4、式純度的測量方法。
　　2.利用非線性放大環(huán)形鏡作為鎖模元件，搭建了一種級聯(lián)光柵的8字腔結(jié)構(gòu)光纖激光器。實驗中利用環(huán)形器級聯(lián)單模布拉格光纖光柵(SMFBG)和少模布拉格光纖光柵(FMFBG)來增強激光器的光譜窄化，實現(xiàn)了50 dB帶寬0.35 nm的窄光譜鎖模，滿足了FMFBG作為濾模元件對光譜寬度的要求，在獲得矩形鎖模脈沖輸出的同時，得到了純度為96％的徑向偏振激光。
　　3.針對FMFBG對不同模式有不同反射波長的特性，

5、從實驗上搭建了一種“橫模-波長”關(guān)聯(lián)可調(diào)的光纖激光器。能夠通過調(diào)節(jié)激光器內(nèi)的濾波器的透射峰位置來控制激光器的諧振波長，當激光器工作在FMFBG的三個不同反射峰位置時，我們獲得了基模、二階模和相干混合模三種不同的橫模狀態(tài)。
　　4.提出了基于表面等離子體偏振模式損耗機制的兩種不同結(jié)構(gòu)的金屬芯光纖，并通過計算仿真證明圓形金屬芯光纖能夠在6 cm內(nèi)獲得40 dB的模式損耗差濾除其他模式獲得純凈的TE01模;而齒輪狀金屬光纖能夠在1 cm

6、內(nèi)獲得40 dB的模式損耗差別獲得純凈的TM01模。
　　本論文的創(chuàng)新點:
　　1.提出了獲取高純的軸對稱偏振光束的方法，該方法利用少模光纖光柵作為濾模元件?；谶@種方法，我們實現(xiàn)了連續(xù)和脈沖激光輸出的軸對稱偏振激光，并且值得注意的是這中方法不限于作者實驗中的波長，而是能夠通過選擇合適的光纖和光柵拓展應用至其他波長。只要有合適的少模光纖和與之對應的少模光纖光柵以及合適的增益介質(zhì)，這種方法可以拓展到其他任一波段實現(xiàn)軸對稱偏振光