脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，光纤耦合输出的半导体激光阵列的光路上依次设有平凸透镜

【技术实现步骤摘要】
脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，特别是涉及一种脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器
。

技术介绍

[0002]目前，人们已利用激光谐振腔实现了特殊强度
、
特殊偏振态或特殊相位分布的连续波
(
或脉冲波
)
空心激光光源，例如，特殊强度分布的连续波空心激光光源有反高斯空心激光器
(
专利
ZL201811357253.9)、
双半高斯空心激光器
(
专利
ZL201811208397.8)、
双半反高斯空心激光器
(
专利
ZL201811357117.X)
等；特殊偏振态分布的连续波空心激光光源有连续旋转偏振空心激光器
(
专利
ZL201811449069.7)、
正交偏振空心圆环激光器
(
专利
ZL201811357112.7)、
旋转对称偏振空心激光器
(
专利
ZL201910065979.3、
专利
ZL201811208711.2)
等；特殊相位分布空心激光光源有双环涡旋空心激光器
(
专利
CN202310760389.9)、
可调涡旋相位空心激光器
(
专利
CN202111663417.2)、
平面空心涡旋空心激光器
(
专利
CN202310764598.0)
和多重轨道角动量涡旋空心激光器
(
专利
CN202310760597.9)
等，连续波空心激光器在光学捕获
、
原子冷却
、
量子信息
、
微观粒子光学操纵
、
光学囚禁
、
生物光镊和同位素分离等领域中有着广泛的应用前景
。
但由于连续波空心激光光源并不能适应激光打孔或激光切割等激光加工领域的需求，因此人们开始致力于高能脉冲波空心激光光源的研究，如高能单脉冲空心激光器
(
专利
ZL201811208679.8)、
可调偏振态的空心调
Q
激光器
(
专利
ZL201811357117.X)
等，高能脉冲波空心激光光源在激光加工
、
空间通信和医疗诊治等领域具有广阔的应用前景
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种脉冲波和连续波相互切换的切向偏振涡旋空心激光器，可以实现切向偏振涡旋空心激光在脉冲波和连续波之间相互切换输出，使同一台激光器同时拥有脉冲波和连续波激光器功能，并且还同时携带自旋角动量和轨道角动量，从而使空心激光光源同时拥有多个自由度，从而使空心激光光源更加紧凑化和高效化，推进空心激光器实用化进程和方便新激光技术的拓展
。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0005]脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，包括光纤耦合输出的半导体激光阵列，光纤耦合输出的半导体激光阵列的光路上依次设有平凸透镜
、
负圆锥透镜
、
正圆锥镜
、
激光增益介质
、
亚波长介质光栅正圆锥镜
、
负
‑
负空心圆锥镜
、
平
‑
正圆锥镜和
V
形圆锥镜；负
‑
负空心圆锥镜上设有磁场线圈；
[0006]所述光纤耦合输出的半导体激光阵列为激光器的泵浦源；
[0007]由平凸透镜
、
负圆锥透镜和正圆锥镜组成泵浦光束耦合系统，产生聚焦圆环形光束用于激发涡旋相位激光在谐振腔内运转；
[0008]所述亚波长介质光栅正圆锥镜的底面为亚波长介质光栅结构，用于实现切向偏振
激光；
[0009]所述正圆锥镜的锥面和
V
形圆锥镜的内凹的锥面构成激光器的谐振腔；所述
V
形圆锥镜的内凹的锥面为激光器的输出镜
、
外凸的锥面为空心激光的准直镜；
[0010]通过沿系统水平轴线调节负
‑
负空心圆锥镜的位移实现脉冲波和连续波激光之间的切换
。
[0011]所述的光纤耦合输出的半导体激光阵列为脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器的泵浦源
。
[0012]所述的平凸透镜为泵浦光束准直透镜
。
[0013]所述的泵浦光束耦合系统中，光束经过平凸透镜准直后由负圆锥透镜的锥面形成轴对称平行的发散光束，再经过负圆锥透镜的凸面聚焦，不同方位的平行光束会聚一点，从2π
方向上看在负圆锥透镜焦平面上形成一个圆形的聚焦圆环，经过正圆锥镜将聚焦圆环光束耦合到激光增益介质中产生涡旋相位激光运转
。
[0014]对着光的传播看，令磁致旋光方向为顺时针方向，当激光通过亚波长介质光栅正圆锥镜时产生切向偏振；当磁场线圈未加磁场时，
Q
开关处于“开门”状态；通过调节磁场线圈产生的磁感应强度
B
使激光的偏振方向顺时针旋转的角度为
45
°
，即
45
°
角向偏振光，
45
°
角向偏振光经过
V
形圆锥镜反射后仍为
45
°
角向偏振光，再经过负
‑
负空心圆锥镜后
45
°
角向偏振光再顺时针旋转
45
°
转换为径向偏振光，径向偏振光不能通过亚波长介质光栅正圆锥镜的底面，此时
Q
开关处于“关门”状态
。
通过附加和撤销在负
‑
负空心圆锥镜上的磁场
B
，可以实现激光器的调
Q
，脉冲激光的频率为附加或撤销在负
‑
负空心圆锥镜上的磁场
B
的频率
。
[0015]沿系统水平轴向向右调节负
‑
负空心圆锥镜，当腔内激光不经过负
‑
负空心圆锥镜时，从而使加在负
‑
负空心圆锥镜上的磁场无效，激光在新的谐振腔内形成连续波运转，从而通过沿系统水平轴线调节负
‑
负空心圆锥镜的位移实现脉冲波和连续波激光之间的切换
。
[0016]所述的平凸透镜和负圆锥透镜对泵浦光波长镀增透膜；正圆锥镜的锥面对泵浦光波长镀增透膜
、
对激光波长镀高反射膜，底面对泵浦光波长和激光波长镀增透膜；激光增益介质的通光面对泵浦光波长和激光波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，其特征在于，包括光纤耦合输出的半导体激光阵列
(1)
，光纤耦合输出的半导体激光阵列
(1)
的光路上依次设有平凸透镜
(2)、
负圆锥透镜
(3)、
正圆锥镜
(4)、
激光增益介质
(5)、
亚波长介质光栅正圆锥镜
(6)、
负
‑
负空心圆锥镜
(7)、
平
‑
正圆锥镜
(9)
和
V
形圆锥镜
(10)
；负
‑
负空心圆锥镜
(7)
上设有磁场线圈
(8)
；所述光纤耦合输出的半导体激光阵列
(1)
为激光器的泵浦源；由平凸透镜
(2)、
负圆锥透镜
(3)
和正圆锥镜
(4)
组成泵浦光束耦合系统，产生聚焦圆环形光束用于激发涡旋相位激光在谐振腔内运转；所述亚波长介质光栅正圆锥镜
(6)
的底面为亚波长介质光栅结构，用于实现切向偏振激光；所述正圆锥镜
(4)
的锥面和
V
形圆锥镜
(10)
的内凹的锥面构成激光器的谐振腔；所述
V
形圆锥镜
(10)
的内凹的锥面为激光器的输出镜
、
外凸的锥面为空心激光的准直镜；通过沿系统水平轴线调节负
‑
负空心圆锥镜
(7)
的位移实现脉冲波和连续波激光之间的切换
。2.
根据权利要求1所述的脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，其特征在于，所述的光纤耦合输出的半导体激光阵列
(1)
为脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器的泵浦源
。3.
根据权利要求1所述的脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，其特征在于，所述的平凸透镜
(2)
为泵浦光束准直透镜
。4.
根据权利要求1所述的脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，其特征在于，所述的泵浦光束耦合系统中，光束经过平凸透镜
(2)
准直后由负圆锥透镜
(3)
的锥面形成轴对称平行的发散光束，再经过负圆锥透镜
(3)
的凸面聚焦，不同方位的平行光束会聚一点，从2π
方向上看在负圆锥透镜
(3)
焦平面上形成一个圆形的聚焦圆环，经过正圆锥镜
(4)
将聚焦圆环光束耦合到激光增益介质
(5)
中产生涡旋相位激光运转
。5.
根据权利要求1所述的脉冲波和连续波相互切换切向偏振涡旋空心激光器，其特征在于，对着光的传播看，令磁致旋光方向为顺时针方向，当激光通过亚波长介质光栅正圆锥镜
(6)
时产生切向偏振；当磁场线圈
(8)
未加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕彦飞，贾梦涵，赵哲贤，阮俊英，李雨昭，夏菁，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：