AG九游会网站光学严紧工程 波长可切换柱矢量光纤激光器

　　(Cylindrical Vector Beams，CVBs)是一种迥殊的矢量偏振光,具有轴对称偏振分散和环形模场分散的性情,是以渊博使用于轮廓等离子体激元胀舞，超离别率成像，光学存储、光学传感、光通讯、粒子加快、光学垄断和资料加工等范畴。

　　CVBs能够通过自正在空间光学器件实行转换，正在核心点发作亲昵于零的强度，如q板、涡旋相位板和空间光调制器等，这种门径需求思量境遇安闲性以及精准的光途对齐，是以常用于空间光途。比拟之下，通过光纤天生CVBs是一种紧凑且乖巧的门径，如偏芯耦合、光子灯笼、长周期光栅、特种光纤、少模光纤光栅对和形式拣选耦合器等。此中，形式拣选耦合器选模是达成形式转换最粗略的门径，能够得回较高的形式纯度，而且坐褥本钱低、安闲性强。为了达成高纯度柱矢量光的输出，今天，北京工业大学先辈半导体光电本领商讨所王智勇商讨员，刘学胜副商讨员课题组正在《光学 严紧工程》（EI、Scopus收录，中文中心期刊，《仪器仪外范畴高质地科技期刊分级目次》和《光学和光学工程范畴高质地科技期刊分级目次》“T1级”期刊）上揭晓了题为“基于对称双模耦合器的波长可切换柱矢量光纤激光器”的封面著作。

　　柱矢量激光如图1所示，具有轴对称的强度和偏振分散，强聚焦时会正在平行于光轴的苟且平面内酿成一个奇异且较强的个人纵向电场，是以采用柱矢量激光加工能够得回深邃宽比的直孔，同时加工速率也会升高1.5-2倍，具备更佳的打孔质地和更高的出力。2018年，本课题组[1]提出并搭筑了基于液晶集结物的纳秒脉冲掺镱主振荡器功率放大（MOPA）体例，采用空间相位转换法发作柱矢量光，达成了径向偏振光输出。形式拣选耦合器选模是达成形式转换最粗略的门径，能够得回较高的形式纯度，而且坐褥本钱低、安闲性强。比拟较毗连的CVBs（Cylindrical Vector Beams, CVBs），脉冲CVBs具有高能量、岑岭值功率，正在金属的微孔钻削，电子加快等范畴有着潜正在的使用价钱。正在此本原上，咱们提出一种全光纤门径发作CVBs，并将CVBs发作门径与锁模本领相联结，旨正在为高功率柱矢量光供给一套安闲性强、本钱低、本领粗略的皮秒种子源计划。

　　如图2所示，STMC（Symmetric Two Mode Coupler, STMC）由十足雷同的两根双模光纤熔融拉锥制成，正在锥区完工LP₁₁模的胀舞，正在耦合区完工LP₁₁模的耦合输出，达成基模向高阶模转换的功用。

　　入射光从光纤的Port 1端口进入锥区后，光纤归一化频率跟着纤芯的变细而慢慢变小，使得越来越众的光渗透包层；进入耦合区后，两个光纤波导靠得很近时，因为倏逝场的效率，爆发两个波导间的能量相易；当光进入输出端锥区后，归一化频率随纤芯的变粗而慢慢增大，使光以特定比例从两个输出端输出。

　　采用有限元法（Finite Element Method，FEM）预备双模光纤中LP₀₁模和LP₁₁模的有用折射率随光纤直径（包层直径）的转化秩序。采用两根雷同的双模光纤实行模仿，光纤中形式被拘束正在纤芯中传输的条目为形式的有用折射率正在纤芯和包层之间；而当形式的有用折射率小于包层折射率时，该形式会吐露到包层中。结果如图3所示。

　　基于光束宣扬法设置了对称双模耦合器的锥区三维波导模子，通过设定厉重参数作事波长、锥区长度等，取得拉锥要害参数。图4是能量滚动仿线：(a)TMF拉锥流程中LP₁₁模纵向能量滚动仿真模仿；(b)STMC的能量滚动仿真结果

　　全光纤锁模皮秒激光器输出矢量光联结非线性偏振回旋锁模本领，搭筑一套被动锁模光纤激光器，将其注入对称双模耦合器中，达成了形式纯度超越97%的柱矢量光的输出。正在CCD和偏振担任器之间到场线偏振片行动起偏器，跟着线偏振片的回旋，能够离别出TM₀₁模和TE₀₁模，图5（a-j）显示了径向偏振光束和角向偏振光束的模场强度分散，以及它们通过分歧目标的线性偏振器后的模场强度分散。

　　图5：输出光模场强度分散性情：(a)TM₀₁模；(b-e)TM₀₁模通过分歧目标的线偏振片后的模场强度分散；(f)TE₀₁模；(g-j)TE₀₁模通过分歧目标的线偏振片后的模场强度分散

　　工程使用场景本文采用全光纤发作CVBs，基于外面解析以及形式耦合机理，采用两根雷同的双模光纤计划并制制了一款1 μm波段可达成LP₀₁模向LP₁₁模高纯度转换的STMC，并用于波长可切换的被动锁模全光纤激光器发作脉冲CVBs。该门径比拟于守旧的非对称形式拣选耦合器免除了制制流程中的预拉锥工艺，最事态部地简化了耦合器的制制本钱与筑设工艺，正在工程使用中具有广博前景。

　　团队先容北京工业大学先辈半导体光电本领商讨所王智勇商讨员，刘学胜副商讨员课题组商讨范畴囊括先辈光纤激光器、全固态激光器AG九游会网站、超速激光器及其正在工业加工范畴中的使用。先后负担邦度核心研发安排项目、北京市自然科学基金面上项目、北京市教委项目及邦内大型企业、科研院所委托科研课题等40余项。提拔的商讨生众次得回商讨生邦度奖学金、校精良硕士结业论文、北京市精良结业生、校科技革新一等奖等科技嘉勉。正在