基于少模光纖光柵的柱矢量光激光器研究.pdf

1、柱矢量光束，包括徑向偏振，角向偏振和混合態(tài)偏振光，是指電場(chǎng)在光束橫截面上具有軸對(duì)稱分布的一類空間非均勻偏振光束。這種偏振特性使得柱矢量光束在光學(xué)捕獲、粒子加速、激光加工、高分辨顯示等領(lǐng)域有著顯著的應(yīng)用前景。
　　 在普通階躍光纖的本征解中，LP11的四個(gè)簡(jiǎn)并模:TM01模、TE01模以及HEe/021分別對(duì)應(yīng)著徑向，角向和混合態(tài)偏振光，因此利用少模光纖可以有效的激發(fā)柱矢量光束。通過將能量從基模耦合到高階簡(jiǎn)并模LP11模上，并采用

2、一定偏振控制手段即可實(shí)現(xiàn)徑向偏振和角向偏振模式的選擇輸出。
　　 本文主要基于光纖模式特性和耦合模理論，分析不同類型少模光纖光柵的特性，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的全光纖柱矢量激光器模型，提升在少模光纖內(nèi)模式轉(zhuǎn)換的效率，同時(shí)有效抑制光纖中LP01模成分，實(shí)現(xiàn)高偏振純度的徑向偏振和角向偏振光的可調(diào)諧輸出。
　　 本研究課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容包括:
　

3、　 1.基于均勻布拉格光柵的少模摻鐿光纖激光器研究。設(shè)計(jì)少模摻鐿光纖激光器模型，利用少模光纖光柵選擇滿足位相匹配條件的自發(fā)輻射光，使其諧振輸出。通過三維速率方程分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)，如泵浦功率、摻雜容度、光柵諧振波長(zhǎng)等，對(duì)少模光纖內(nèi)模式競(jìng)爭(zhēng)的影響。利用環(huán)形摻雜摻鐿光纖或者光學(xué)濾波裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)LP01模成分的完全抑制，得到了高純度柱矢量光束輸出，并且有效降低激光器的閾值功率，提升了斜率效率。
　　 2.橫向非對(duì)稱折射率分布的少模光纖

4、光柵的研究。分析比較了不同光柵結(jié)構(gòu)內(nèi)，橫向非對(duì)稱折射率分布對(duì)模式的耦合以及耦合效率的影響。基于橫向非對(duì)稱長(zhǎng)周期光柵，在普通少模光纖上實(shí)現(xiàn)了TE01模與其他簡(jiǎn)并模在波長(zhǎng)上的分離。通過設(shè)計(jì)三環(huán)結(jié)構(gòu)的光纖光柵，使得TM01模、TE01模以及HEe/021模在光譜上的分離，實(shí)現(xiàn)了徑向偏振和角向偏振的可調(diào)諧輸出。
　　 3.少模光纖中螺旋光柵的研究。由于HEe/021模的疊加可以生成高純度的渦旋光束，基于單面曝光刻寫的光柵所具有橫向非均勻

5、折射率分布的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了利用掩模板法刻寫螺旋形布拉格光柵的方案。理論分析了少模光纖中布拉格型螺旋光柵的特性，并基于三環(huán)結(jié)構(gòu)光纖光柵的特性，設(shè)計(jì)相應(yīng)的少模光纖激光器得到了高純度渦旋光束。
　　 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):
　　 1.建立三維速率方程分析少模摻鐿光纖內(nèi)不同橫模場(chǎng)之間的模式競(jìng)爭(zhēng)，設(shè)計(jì)利用環(huán)形摻雜摻鐿光纖或者光學(xué)濾波裝置的方案，完全抑制了激光器內(nèi)的基模成分，得到高純度柱矢量光束輸出，同時(shí)激光器的斜率效率最高可以達(dá)到60