矢量渦旋光束液芯光纖布里淵產(chǎn)生放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及矢量渦旋光束液芯光纖布里淵產(chǎn)生放大器，屬于光學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]矢量光束中存在渦旋奇點(diǎn)的光束稱為矢量渦旋光束，呈現(xiàn)為中心光強(qiáng)為零的環(huán)狀光束，矢量渦旋光束中的徑向偏振光束以其獨(dú)特的傳輸和強(qiáng)聚焦等物理性質(zhì)，在微觀粒子的冷卻與囚禁、激光加工及生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)生矢量渦旋光束的方法主要有液晶調(diào)制法、空間變化的亞波長金屬光柵法、非相干疊加法、偏振調(diào)制法等，這些方法的實(shí)驗(yàn)裝置一般較為復(fù)雜。近年來提出一些更為簡潔的方法，如少模光纖法、光纖加壓法和液芯光纖法等。2009年《Optics Letters》第34卷第6期發(fā)表的《Amplificat1n ofa radially polarized laser beam using an Yb-doped double-clad fiber))提出利用Yb-doped double-clad光纖產(chǎn)生并放大徑向偏振奇點(diǎn)光束，放大率為10倍左右。中國專利《利用液芯光纖同時(shí)產(chǎn)生和放大空心光束的方法及裝置》，公開號(hào)為CN102436065A，公告日為2012年5月2日，該專利公開了利用液芯光纖同時(shí)產(chǎn)生和放大空心光束的裝置，該裝置采用10 μ m~700 μ m芯徑的液芯光纖，產(chǎn)生和放大的空心光束不具有螺旋相位和非均勻偏振等特性，因此不是矢量禍旋光束。2014年《Optics Express》發(fā)表的《Generat1n ofvector vortex beams with a small core multimode liquid core optical fiber》報(bào)道了利用小芯徑液芯光纖產(chǎn)生矢量渦旋光束的方法，該方法在光纖耦合過程中會(huì)損失部分能量，使產(chǎn)生矢量渦旋光束的能量較低。然而，在一些諸如囚禁自由電子等方面的應(yīng)用中，需要一種強(qiáng)脈沖激光矢量渦旋光束來提高囚禁效率，而現(xiàn)有產(chǎn)生矢量渦旋光束的方法產(chǎn)生效率低，即使得到放大，放大的倍數(shù)也不是很高，且發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法滿足要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有矢量渦旋光束產(chǎn)生裝置效率較低、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法滿足要求等問題，提供了一種矢量渦旋光束液芯光纖布里淵產(chǎn)生放大器。
[0004]本實(shí)用新型所述矢量渦旋光束液芯光纖布里淵產(chǎn)生放大器，它包括激光器1，1/2波片2，偏振分光棱鏡3，信號(hào)光產(chǎn)生系統(tǒng)4，全反鏡5，第一親合透鏡6，液芯光纖7，第二親合透鏡8，第一全反鏡9和第二全反鏡10，
[0005]激光器1發(fā)出的P偏振態(tài)激光入射至1/2波片2，所述P偏振態(tài)激光透過1/2波片2輸出具有P偏振態(tài)分量和S偏振態(tài)分量的激光，所述具有P偏振態(tài)分量和S偏振態(tài)分量的激光入射至偏振分光棱鏡3，偏振分光棱鏡3反射所述S偏振態(tài)分量，偏振分光棱鏡3透射所述P偏振態(tài)分量，
[0006]被偏振分光棱鏡3反射輸出的S偏振態(tài)分量入射至信號(hào)光產(chǎn)生系統(tǒng)4，形成具有Stokes頻移的P偏振態(tài)信號(hào)光，所述具有Stokes頻移的P偏振態(tài)信號(hào)光反向輸出入射至偏振分光棱鏡3，偏振分光棱鏡3將其透射輸出、并由全反鏡5反射后入射至第一親合透鏡6，第一耦合透鏡6輸出耦合后獲得的P偏振態(tài)信號(hào)光，以入射角〃入射至液芯光纖7中，液芯光纖7的芯徑選取2 μπι?10 μπι之間，入射角度0的取值范圍是0° -5° ；
[0007]被偏振分光棱鏡3透射輸出的Ρ偏振分量連接經(jīng)過第二全反鏡10和第一全反鏡9反射后，入射至第二耦合透鏡8，第二耦合透鏡8輸出耦合后的Ρ偏振態(tài)栗浦光，以入射角度o'進(jìn)入液芯光纖7中，
[0008]入射至液芯光纖7的信號(hào)光，在液芯光纖7中激發(fā)出矢量渦旋模式的信號(hào)光，所述信號(hào)光與栗浦光相遇并發(fā)生布里淵放大，栗浦光的能量向信號(hào)光轉(zhuǎn)移，并形成矢量渦旋光束從液芯光纖7的栗浦光入射端輸出。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0010]1.利用一根2 μπι~10 μπι液芯光纖在產(chǎn)生矢量渦旋光束的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行高效放大，突破以往激光和光纖耦合效率低、損耗大等限制。2.根據(jù)實(shí)際應(yīng)用靈活選擇芯液材料，液芯光纖的工作波長范圍較寬。
【附圖說明】
[0011]圖1是矢量渦旋光束液芯光纖布里淵產(chǎn)生放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述矢量渦旋光束液芯光纖布里淵產(chǎn)生放大器，它包括激光器1，1/2波片2，偏振分光棱鏡3，信號(hào)光產(chǎn)生系統(tǒng)4，全反鏡5，第一親合透鏡6，液芯光纖7，第二親合透鏡8，第一全反鏡9和第二全反鏡10，
[0013]激光器1發(fā)出的Ρ偏振態(tài)激光入射至1/2波片2，所述Ρ偏振態(tài)激光透過1/2波片2輸出具有Ρ偏振態(tài)分量和S偏振態(tài)分量的激光，所述具有Ρ偏振態(tài)分量和S偏振態(tài)分量的激光入射至偏振分光棱鏡3，偏振分光棱鏡3反射所述S偏振態(tài)分量，偏振分光棱鏡3透射所述Ρ偏振態(tài)分量，
[0014]被偏振分光棱鏡3反射輸出的S偏振態(tài)分量入射至信號(hào)光產(chǎn)生系統(tǒng)4，形成具有Stokes頻移的P偏振態(tài)信號(hào)光，所述具有Stokes頻移的P偏振態(tài)信號(hào)光反向輸出入射至偏振分光棱鏡3，偏振分光棱鏡3將其透射輸出、并由全反鏡5反射后入射至第一親合透鏡6，第一耦合透鏡6輸出耦合后獲得的P偏振態(tài)信號(hào)光，以入射角〃入射至液芯光纖7中，液芯光纖7的芯徑選取2 μm~10 μπι之間，入射角度^的取值范圍是0° -5° ；
[0015]被偏振分光棱鏡3透射輸出的Ρ偏振分量連接經(jīng)過第二全反鏡10和第一全反鏡9反射后，入射至第二耦合透鏡8，第二耦合透鏡8輸出耦合后的Ρ偏振態(tài)栗浦光，以入射角度o'進(jìn)入液芯光纖7中，
[0016]入射至液芯光纖7的信號(hào)光，在液芯光纖7中激發(fā)出矢量渦旋模式的信號(hào)光，所述信號(hào)光與栗浦光相遇并發(fā)生布里淵放大，栗浦光的能量向信號(hào)光轉(zhuǎn)移，并形成矢量渦旋光束從液芯光纖7的栗浦光入射端輸出。
[0017]工作原理:
[0018]當(dāng)一束激光從某一角度入射內(nèi)徑為2 μπι~10 μπι的液芯光纖，能夠激發(fā)出非均勻偏振的LPn矢量模，在輸出端將得到一個(gè)矢量渦旋光束。如圖1所示，信號(hào)光以角度〃耦合進(jìn)入液芯光纖，同時(shí)在光纖的另一端以角度〃引入一束栗浦光，調(diào)整栗浦光的入射角度或偏振方向，當(dāng)栗浦光激發(fā)出的矢量渦旋光束和信號(hào)光激發(fā)出的矢量渦旋光束偏振匹配，且兩束光的頻率差為芯液材料的布里淵頻移時(shí)，在液芯光纖內(nèi)部將發(fā)生布里淵放大，即栗浦光的能量將轉(zhuǎn)移到信號(hào)光上，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大，產(chǎn)生放大的矢量渦旋光束。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，信號(hào)光產(chǎn)生系統(tǒng)4包括1/4波片4-1、聚焦透鏡4-2和液體介質(zhì)池4-3，
[0020]由偏振分光棱鏡3反射的S偏振分量經(jīng)過1/4波片4-1透射后輸出左旋圓偏振光，所述左旋圓偏振光經(jīng)過聚焦透鏡4-2進(jìn)入液體