一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隨機(jī)光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，基于少模光纖布拉格光柵和隨機(jī)分布式反 饋，在全光纖結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)偏振可調(diào)的柱矢量偏振激光的激光輸出。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨機(jī)光纖激光器是指利用長(zhǎng)距離無源光纖中的微弱瑞利反射提供隨機(jī)分布式反 饋替代傳統(tǒng)點(diǎn)反饋方式的一種光纖激光器類型，于2010年首次被研宄者報(bào)道【文獻(xiàn)1】。研 宄發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)光纖激光器具有無縱模、近高斯型光譜和時(shí)域穩(wěn)定性等特點(diǎn)，同時(shí)具備在外界 環(huán)境噪聲中穩(wěn)定的長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸能力【文獻(xiàn)2、3】。基于隨機(jī)光纖激光器的上述優(yōu)異特性， 其在通信與傳感領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力【文獻(xiàn)4、5】?，F(xiàn)有報(bào)道的隨機(jī)光纖激光器實(shí)現(xiàn)的 均為單橫模（LPtll基模)的激光輸出，在實(shí)現(xiàn)高階模式隨機(jī)光纖激光輸出方面存在研宄空白。
[0003] 柱矢量偏振光主要包括徑向偏振和角向偏振兩種，二者分別對(duì)應(yīng)于二階LP11模式 中的TMtll模式和TEw模式分量，因此獲得柱矢量偏振光實(shí)際上是在獲得高階模式激光的基 礎(chǔ)上對(duì)相應(yīng)的徑向和角向偏振分量進(jìn)行選擇性的輸出【文獻(xiàn)6】。能夠?qū)崿F(xiàn)柱矢量偏振激光 輸出的光纖激光器，可廣泛應(yīng)用于光鑷、切割、高精度測(cè)量、模分復(fù)用等，在材料加工、通信 與傳感領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿Α疚墨I(xiàn)7、8】。【文獻(xiàn)9】中提出了一種利用少模光纖布拉格光 柵在常規(guī)光纖激光器中實(shí)現(xiàn)高階模式輸出的方式，其激光介質(zhì)采用了增益光纖。
[0004] 本發(fā)明提出一種偏振可調(diào)的實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器。該激光 器無需增益光纖作為增益介質(zhì)，利用長(zhǎng)距離的單模無源光纖提供拉曼增益和隨機(jī)分布式反 饋，利用少模光纖布拉格光柵進(jìn)行模式選擇，通過錯(cuò)芯熔接和偏振控制器調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)柱矢量 偏振激光輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為滿足實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用需求，并克服現(xiàn)有技術(shù)方式的不足，本發(fā)明提出一種基于 隨機(jī)光纖激光器的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)偏振可調(diào)的柱矢量偏振激光輸出。
[0006] 其基本思想如下：該隨機(jī)光纖激光器結(jié)構(gòu)的一端利用長(zhǎng)距離單模無源光纖中瑞利 散射提供隨機(jī)分布式反饋，與另一端的少模光纖布拉格光柵構(gòu)成諧振腔，同時(shí)利用單模無 源光纖的受激拉曼效應(yīng)提供增益，保證隨機(jī)光纖激光器諧振腔內(nèi)僅有基模激光振蕩，激光 波長(zhǎng)與少模光纖布拉格光柵工作波長(zhǎng)一致。單模無源光纖與少模通信光纖的熔接點(diǎn)位置采 用特定的纖芯錯(cuò)位熔接方式，在隨機(jī)光纖激光器諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)高階模式的有效激發(fā)。
[0007] -種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，包括：長(zhǎng)距離單模無源光纖 (1)、光纖波分復(fù)用器（2)、高功率1微米光纖激光（3)、1#偏振控制器（4)、錯(cuò)芯熔接點(diǎn)（5)、 2#偏振控制器（6)、少模光纖布拉格光柵（7)、光纖準(zhǔn)直器（8)，其中，長(zhǎng)距離單模無源光纖 (1)與光纖波分復(fù)用器（2)的合束輸出端采用熔接的方式加以連接； 通過光纖熔接的方式，將高功率1微米光纖激光（3)通過后向泵浦的方式注入光纖波 分復(fù)用器（2)的泵浦信號(hào)輸入端光纖； 光纖波分復(fù)用器（2)的各端光纖均為幾何參數(shù)相同的單模無源光纖，光纖波分復(fù)用器 的激光信號(hào)輸入端光纖通過在橫截面上纖芯錯(cuò)開一定距離（3至5微米）的方式與少模光 纖布拉格光柵（7)的少模光纖熔接，構(gòu)成錯(cuò)芯熔接點(diǎn)（5)，在錯(cuò)芯熔接點(diǎn)（5)的兩側(cè)分別加 上1#偏振控制器（4)和2#偏振控制器（6)進(jìn)行調(diào)節(jié)，少模光纖布拉格光柵（7)的輸出端光 纖與光纖準(zhǔn)直器（8)通過熔接方式連接。
[0008] 所述少模光纖布拉格光柵（8)為一個(gè)刻寫于少模光纖上的光纖布拉格光柵，所用 少模光纖對(duì)于1微米附近波長(zhǎng)的激光其光纖V參數(shù)滿足2.405 <V < 4,可以支持1到 3個(gè)線性偏振光模的傳輸OiVLP11、LP21), 光纖的V參數(shù)計(jì)算公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，長(zhǎng)距離單模無源光纖（I )、光 纖波分復(fù)用器（2)、高功率1微米光纖激光（3)、1#偏振控制器（4)、錯(cuò)芯熔接點(diǎn)（5)、2#偏振 控制器（6 )、少模光纖布拉格光柵（7 )、光纖準(zhǔn)直器（8 )，其特征在于， 長(zhǎng)距離單模無源光纖（1)與光纖波分復(fù)用器（2 )的合束輸出端采用熔接的方式加以連 接，長(zhǎng)距離單模無源光纖的自由端切8°斜角抑制端面反饋； 通過光纖熔接的方式，將高功率1微米光纖激光（3)通過后向泵浦的方式注入光纖波 分復(fù)用器（2)的泵浦信號(hào)輸入端光纖； 光纖波分復(fù)用器（2)的激光信號(hào)輸入端光纖通過在橫截面上纖芯錯(cuò)開3至5微米的方 式與少模光纖布拉格光柵（7)的少模光纖熔接，構(gòu)成錯(cuò)芯熔接點(diǎn)（5)，在錯(cuò)芯熔接點(diǎn)（5)的 兩側(cè)分別加上1#偏振控制器（4)和2#偏振控制器（6)進(jìn)行調(diào)節(jié)，少模光纖布拉格光柵（7) 的輸出端光纖與光纖準(zhǔn)直器（8)通過熔接方式連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，其特征 在于，所述少模光纖布拉格光柵（8 )為一個(gè)刻寫于少模光纖上的光纖布拉格光柵，所用少模 光纖對(duì)于1微米附近波長(zhǎng)的激光其光纖V參數(shù)滿足2. 405 < V < 4,支持1到3個(gè)線性 偏振光模的傳輸， 光纖的V參數(shù)計(jì)算公式如下：
其中，d為光纖的纖芯直徑，AW為光纖的數(shù)值孔徑，J為激光工作波長(zhǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，其特征 在于，所述光纖準(zhǔn)直器（8 )所用的光纖為幾何參數(shù)與少模光纖布拉格光柵相同的少模光纖， 激光經(jīng)由準(zhǔn)直器輸出至自由空間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，其特征 在于，所述光纖波分復(fù)用器（2 )的各端光纖均為幾何參數(shù)相同的單模無源光纖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，其特征 在于，所述的長(zhǎng)距離單模無源光纖既可以采用雙包層的單模被動(dòng)光纖，又可以采用通信光 纖，所用長(zhǎng)距離單模無源光纖的長(zhǎng)度為幾百米至幾十千米，長(zhǎng)距離單模無源光纖的自由端 切8度斜角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，其特征 在于，所述的高功率1微米光纖激光可由摻鐿光纖激光器輸出，中心波長(zhǎng)在1. 0-1. 2微米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器，其特征 在于，所述的光纖波分復(fù)用器泵浦信號(hào)輸入端光纖幾何參數(shù)應(yīng)與高功率1微米光纖激光的 光纖匹配，中心波長(zhǎng)也與高功率1微米光纖激光器的中心波長(zhǎng)相同；光纖波分復(fù)用器激光 信號(hào)輸入端的光纖中心波長(zhǎng)4應(yīng)對(duì)應(yīng)于高功率1微米光纖激光的中心波長(zhǎng)\計(jì)算的一級(jí) 拉曼波長(zhǎng)，計(jì)算公式：
其中，Δυ =13. 2 THz為硅基光纖中的拉曼頻移，C為光速。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)柱矢量偏振激光輸出的隨機(jī)光纖激光器。該隨機(jī)光纖激光器結(jié)構(gòu)的一端利用長(zhǎng)距離單模無源光纖中瑞利散射提供隨機(jī)分布式反饋，與另一端的少模光纖布拉格光柵構(gòu)成諧振腔，同時(shí)利用單模無源光纖的受激拉曼效應(yīng)提供增益，保證隨機(jī)光纖激光器諧振腔內(nèi)僅有基模激光振蕩，激光波長(zhǎng)與少模光纖布拉格光柵工作波長(zhǎng)一致。單模無源光纖與少模通信光纖的熔接點(diǎn)位置采用特定的纖芯錯(cuò)位熔接方式，在隨機(jī)光纖激光器諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)高階模式的有效激發(fā)。錯(cuò)芯熔接點(diǎn)的兩側(cè)各加入一個(gè)偏振控制器，通過調(diào)節(jié)偏振控制器可在輸出端獲得偏振可調(diào)的柱矢量偏振激光輸出，即獲得徑向偏振、角向偏振等特殊偏振模式的激光。
【IPC分類】G02B6-27, G02B6-255, H01S3-1055, H01S3-10, H01S3-067
【公開號(hào)】CN104852262
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510334604
【發(fā)明人】杜雪原, 張漢偉, 肖虎, 王小林, 周樸, 許曉軍, 劉澤金
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日