基于模式耦合器的锁模掺镱光纤激光器
发布时间：2021-07-07 10:47
本文提出了一种可以实现光纤高阶模式（HOM）在激光腔内振荡的锁模掺镱光纤激光器。通过使用一对级联的模式选择耦合器（MSC）作为有效的模式转换器,获得光纤锁模激光腔内HOM产生。其中,制备的MSC中心波长为1064nm,可实现80nm的模式转换带宽和94%的高阶模式纯度。通过搭建掺镱锁模光纤激光器,实验获得了3dB谱宽7.4 nm、脉冲重复频率10.9 MHz、射频信噪比55 dB的锁模脉冲激光,输出功率的斜率效率为2.3%。实验证明,这种方法可在激光器内部通过模式级联转换,且能参与腔内锁模过程获得脉冲HOM激光。
【文章来源】：光电工程. 2020,47(11)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
(a)两个MSC级联的结构图；(b)单个MSC的传输谱；(c)级联一对MSC的传输谱
将两个MSC接入YDFL腔中实现模式转换和锁模，实验装置如图2所示。波长为980 nm的泵浦光源产生的980 nm激光通过980/1060 nm波分复用器(wavelength division multiplexer,WDM)进入YDFL腔内，长度为0.25 m的掺镱光纤(YDF:LIEKKI Yb1200-4/125)提供功率增益。10:90的单模光纤耦合器(fiber optic coupler,OC)用来提取10%的腔内能量，并从输出端output1输出。输出激光由功率计、光谱分析仪(OSA,YOKOGAWA AQ6370C)、示波器(OSC,Tektronix MSO4104)和射频仪(Siglent SSA 3032X)接收，以监测激光器的锁模状态。两个PC和一个偏振相关隔离器(PD-ISO)可实现基于非线性偏振旋转(NPR)效应的锁模。MSC用来产生HOM，调节PC3的压力和旋转角度，可改变HOM的偏振状态和纯度。CCD监测输出端output2的模场分布。中心波长为1064 nm的带通滤波器(BPF)提供稳定的锁模状态[24]。除了两个MSC的FMF部分外，其他器件通过单模光纤(HI-1060)连接，激光器总腔长为15.8 m。4 实验结果
在锁模状态下保持PC1和PC2的偏转角度不变，轻微调节PC3可消除线偏LP11模的简并度，在不同偏振态下能激发单个环状矢量光束：TM01,TE01,HE21even和HE21odd模，即CVB。起偏器用于区分这四种矢量光束，只有与起偏器方向一致的光束才能被通过。图4(b)显示的是实验所测的矢量光束，第一列是不加起偏器的环状分布，后四列是在CCD前放置一个起偏器，光束在不同的起偏方向下得到的模场分布。实验表明，TM01和TE01模、HE21even和HE21odd模相互正交。进一步调节PC3，以改变LP11模的相位，该方法可引入π/2相位差[5]，进而获得OAM光束，如图4(c)所示，光束的形状也为环型。用另一束同频的基模作为干涉光对该OAM光束进行矢量叠加，可获得干涉条纹，如图第三列所示。顺时针和逆时针方向的干涉条纹分别表示OAM光束的拓扑荷数为+1和-1。偏振控制器PC3调控光束的光场而获得CVB和一阶OAM，再次证明YDFL中FMF部分振荡的HOM为LP11模。5 总结
【参考文献】：
期刊论文
[1]Remotely sensing an object’s rotational orientation using the orbital angular momentum of light（Invited Paper）[J]. Giovanni Milione,Ting Wang,韩静,柏连发. Chinese Optics Letters. 2017(03)
[2]基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器的设计及实验研究[J]. 肖亚玲,刘艳格,王志,刘晓颀,罗明明. 物理学报. 2015(20)
本文编号：3269492
【文章来源】：光电工程. 2020,47(11)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
(a)两个MSC级联的结构图；(b)单个MSC的传输谱；(c)级联一对MSC的传输谱
将两个MSC接入YDFL腔中实现模式转换和锁模，实验装置如图2所示。波长为980 nm的泵浦光源产生的980 nm激光通过980/1060 nm波分复用器(wavelength division multiplexer,WDM)进入YDFL腔内，长度为0.25 m的掺镱光纤(YDF:LIEKKI Yb1200-4/125)提供功率增益。10:90的单模光纤耦合器(fiber optic coupler,OC)用来提取10%的腔内能量，并从输出端output1输出。输出激光由功率计、光谱分析仪(OSA,YOKOGAWA AQ6370C)、示波器(OSC,Tektronix MSO4104)和射频仪(Siglent SSA 3032X)接收，以监测激光器的锁模状态。两个PC和一个偏振相关隔离器(PD-ISO)可实现基于非线性偏振旋转(NPR)效应的锁模。MSC用来产生HOM，调节PC3的压力和旋转角度，可改变HOM的偏振状态和纯度。CCD监测输出端output2的模场分布。中心波长为1064 nm的带通滤波器(BPF)提供稳定的锁模状态[24]。除了两个MSC的FMF部分外，其他器件通过单模光纤(HI-1060)连接，激光器总腔长为15.8 m。4 实验结果
在锁模状态下保持PC1和PC2的偏转角度不变，轻微调节PC3可消除线偏LP11模的简并度，在不同偏振态下能激发单个环状矢量光束：TM01,TE01,HE21even和HE21odd模，即CVB。起偏器用于区分这四种矢量光束，只有与起偏器方向一致的光束才能被通过。图4(b)显示的是实验所测的矢量光束，第一列是不加起偏器的环状分布，后四列是在CCD前放置一个起偏器，光束在不同的起偏方向下得到的模场分布。实验表明，TM01和TE01模、HE21even和HE21odd模相互正交。进一步调节PC3，以改变LP11模的相位，该方法可引入π/2相位差[5]，进而获得OAM光束，如图4(c)所示，光束的形状也为环型。用另一束同频的基模作为干涉光对该OAM光束进行矢量叠加，可获得干涉条纹，如图第三列所示。顺时针和逆时针方向的干涉条纹分别表示OAM光束的拓扑荷数为+1和-1。偏振控制器PC3调控光束的光场而获得CVB和一阶OAM，再次证明YDFL中FMF部分振荡的HOM为LP11模。5 总结
【参考文献】：
期刊论文
[1]Remotely sensing an object’s rotational orientation using the orbital angular momentum of light（Invited Paper）[J]. Giovanni Milione,Ting Wang,韩静,柏连发. Chinese Optics Letters. 2017(03)
[2]基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器的设计及实验研究[J]. 肖亚玲,刘艳格,王志,刘晓颀,罗明明. 物理学报. 2015(20)
本文编号：3269492
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