激光谐振腔中的选择性模式激励研究

发布时间：2020-10-10 11:49

　　 轨道角动量模式和其他模式类似,都可以应用在空间光通信、光纤通信系统、量子信息和光纤传感等多个领域中。理论上,不同的轨道角动量模式相互正交不兼并,在传输中互不干扰,因此轨道角动量模式具有巨大的应用潜力。随着轨道角动量模式越来越广泛的应用,轨道角动量模式的产生方法成为人们研究的热点。目前,已有的轨道角动量模式产生方法都难以灵活高效的产生所需模式,因此能够直接输出轨道角动量模式的激光器应需而生。本文在已有的轨道角动量模式激光器方案的基础上进行了改进,利用多模式相位板实现了基模和任一轨道角动量模式的同时激励,并提出了一个可以按需产生任意轨道角动量模式的光纤激光器的方案,该方案可以灵活高效的实现任意轨道角动量模式的输出,具有结构简单、可调节、能量转换效率高等优点。本论文的创新点和主要工作如下:1.提出了同时实现基模和轨道角动量模式激励的多模式相位板根据空间光路的模式转换理论,将初始光场和目标光场的相位按照一定的公式进行叠加,同时引入闪耀光栅,产生了多模式相位板。这种相位板可以同时实现基模的循环振荡和高阶模式的直接输出,在空间光调制器上加载这种多模式相位板,就可以对初始光场进行调制,得到目标模式。2.提出了基于单个空间光调制器和多模式相位板的任意轨道角动量模式的光纤激光器本文搭建出一个能够产生任意轨道角动量模式的光纤激光器,并利用多模式相位板的调制作用,实现了基模的循环振荡和高阶模式的直接输出。首先利用软件对方案进行模拟仿真,确认方案的可行性,随后利用实验器材搭建出包括增益介质、激励源和环形谐振腔的任意轨道角动量模式光纤激光器的实验平台,进行实验验证分析。本文应用十米长的单模掺铒光纤作为激光器的增益介质,对980 nm波段的泵浦光源进行增益放大。利用空间光调制器加载的多模式相位板作为模式控制器,实时高效的实现高阶模式的激励输出及基模的循环振荡。通过调节半波片和偏振片的不同角度,实现激光器输出功率的可调谐。通过改变空间光调制器上加载的不同多模式相位板,灵活的实现了任意轨道角动量模式的输出,不需要对实验器件进行任何的调节和改变。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN248
【部分图文】：

北京邮电大学工程硕士学位论文???的结构。拉锥后的新光纤以原有的三根单模光纤融合在一起的结构为纤芯，套??管为包层，因此光子灯笼的输出端就可以等效于…根少模光纤。三根初始的单模??光纤由于直径不同，所能传输的模式也不尽相同。当三根不同的单模光纤分别打??入基模时，经过整个光子灯笼结构的衍化作用，输出的模式会变成三个不同的高??阶模式，实现了选择性的模式激励。利用这种方法进行模式激励具有简单明了的??优点，但是光子灯笼的制作工艺复杂，成本较高。??２）基于模式转换器的模式激励??常见的模式转换器大多基于计算机生成的相位全息图或者可编程控制的空??间光调制器｜３５，３６１，应用模式转换器的转换原理图如下：??

北京邮电大学工程硕士学位论文综上所述，拉盖尔－高斯光束的典型特征是它的光场中存在相位不确定且光幅为零的Ａ１、１：，这择点称为相位奇点（ｐｈａｓｅ?ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ）［气围绕着相位奇点束具有螺旋的波前相位结构，这种光束在聚焦后形成一个圆环而不是实心圆

螺旋波阵面?１?ｍ??图２－２具有ＯＡＭ的光束的波阵面、横截面光强、和相位分布??由右上图具有ＯＡＭ的光束的光强横截面图可发现，图案中间的光波振幅值??为零，这对应着相位奇点的位置。由于拉盖尔－高斯光束的光场表达式中具有方??位角相位项ｅｘＰ（／／而，所以拉盖尔－高斯光束具有确定的轨道角动量，即具有螺旋??的相位波前结构。Ａ绕光柬传播方向旋转？周时，光束对应的波阵面的相位值就??改变了?２／７１，在传播杣上，＇ｌｌ现丫＋丨丨位奇异。同吋由于螺旋相位的中心处存在干涉??相消，因此阁中光柬横截面中心处的光强为零。这也是ＯＡＭ模式的光斑是一个??类似圆环的图案
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 崔学才;连校许;吕百达;;高斯涡旋光束的傍轴度[J];强激光与粒子束;2011年05期

2 李阳月;陈子阳;刘辉;蒲继雄;;涡旋光束的产生与干涉[J];物理学报;2010年03期

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1 闫李;模分复用系统解复用技术研究[D];吉林大学;2016年

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本文编号：2835148