全光纖軸對(duì)稱偏振光激光器.pdf

1、光纖激光器相對(duì)于傳統(tǒng)固體激光器來說具有工作效率高，光束質(zhì)量好，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用領(lǐng)域分布廣泛，包括科學(xué)研究、工業(yè)加工、光纖通信、傳感等。由于光纖中的基模為優(yōu)勢(shì)模，沒有截止頻率，所以光纖激光器的輸出模場(chǎng)一般為基模分布，其偏振態(tài)在整個(gè)光束橫截面上為各處相同的均一分布。
　　 近來的矢量光學(xué)研究進(jìn)展表明，存在中心位相奇點(diǎn)的軸對(duì)稱偏振光具有兩種正交的偏振態(tài)分布，徑向偏振光和角向偏振光。在光學(xué)操控、成像等應(yīng)用中，軸對(duì)

2、稱偏振光相對(duì)于普通偏振光可以提供更加豐富的偏振態(tài)控制。光源的產(chǎn)生往往需要特殊光學(xué)元件和較為復(fù)雜的諧振腔結(jié)構(gòu)。
　　 光纖波導(dǎo)理論顯示，光纖內(nèi)的高階模式，如TE模和TM模，其模場(chǎng)的偏振態(tài)分布呈現(xiàn)出軸對(duì)稱特性，并分別對(duì)應(yīng)著角向偏振光和徑向偏振光，因此借助高階模式的激發(fā)，光纖激光器同樣能夠產(chǎn)生軸對(duì)稱偏振光。
　　 本論文的研究課題得到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持，目的是通過腔型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和激光器波長控制，利用光纖模式特性，實(shí)現(xiàn)軸

3、稱偏振光在全光纖結(jié)構(gòu)激光器中的振蕩輸出。研究對(duì)于簡化軸對(duì)稱偏振光的實(shí)現(xiàn)方案，獲得結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷的激光光源具有重要意義。
　　 本論文主要研究工作有：
　　 1.在實(shí)驗(yàn)中利用單模光纖和少模光纖構(gòu)建諧振腔，基于光纖準(zhǔn)直器之間不同的耦合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)少模光纖中高階模式的激發(fā)，直腔結(jié)構(gòu)激光器從少模光纖端的輸出具有軸對(duì)稱偏振特性，實(shí)現(xiàn)了軸對(duì)稱偏振光激光光源的全光纖結(jié)構(gòu)化。實(shí)驗(yàn)中獲得工作波長在1030nm附近激光輸出，激光器斜率效率為

4、5％，閾值功率為30mW，最大輸出功率為10mW。通過對(duì)少模光纖施加應(yīng)力的方式實(shí)現(xiàn)輸出偏振態(tài)的連續(xù)變換，獲得分別獲得角向和徑向偏振態(tài)的輸出。
　　 2.分析了入射光的參量對(duì)少模光纖中模式激發(fā)的影響，將螺旋位相板引入光路，利用光束位相變換和光纖模式耦合特性提升高階模式轉(zhuǎn)換效率，耦合效率由直接耦合時(shí)的10％提高到50％，對(duì)于進(jìn)一步提高激光器工作效率有指導(dǎo)意義。
　　 3.利用注入鎖定的方法實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱偏振光激光器的單頻輸出，實(shí)

5、驗(yàn)研究了外注入和互注入狀態(tài)下光纖激光器的工作特性，通過觀察分析光譜，RF頻譜和遠(yuǎn)場(chǎng)干涉光強(qiáng)分布確定注入效果。光纖DFB和直腔激光器構(gòu)成復(fù)合腔結(jié)構(gòu)，DFB光柵結(jié)構(gòu)作為激光器腔鏡提供反射。作為注入信號(hào)的單頻光在由光纖DFB產(chǎn)生，并耦合到工作在軸對(duì)稱偏振光輸出的直腔激光器內(nèi)，由于注入信號(hào)的影響鎖定直腔激光器振蕩頻率并實(shí)現(xiàn)在單頻工作。相移光纖光柵在反射譜中存在窄帶透射窗口，理論模擬了少模光纖相移光柵對(duì)TE和TM模的透射譜，透射光場(chǎng)的模式純度可以

6、通過少模光纖相移光柵對(duì)于窄線寬軸對(duì)稱偏振光的濾波得以實(shí)現(xiàn)。
　　 本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：
　　 1.利用光纖激光器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱偏振光輸出，激光器輸出功率為10mW，工作波長在1030nm附近。通過對(duì)光纖施加剪切應(yīng)力，輸出偏振態(tài)能夠在角向偏振光和徑向偏振光之間實(shí)現(xiàn)切換。
　　 2.利用光纖DFB激光器的注入鎖定實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱偏振光纖激光器的單頻輸出，工作波長為1053.8nm，分析了少模光纖相移光柵對(duì)高階模的透射特性