一种产生超快涡旋激光的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种产生超快涡旋激光的装置及方法

【技术实现步骤摘要】
一种产生超快涡旋激光的装置及方法


[0001]本专利技术关于一种产生激光的装置及方法，特别是有关于一种产生超快涡旋激光的装置及方法
。

技术介绍

[0002]光学涡旋光是一种具有螺旋相位波前，带有轨道角动量，能够携带不同拓扑电荷数的光束，每个光子携带的轨道角动量，是一种具有孤立奇点的光场
。
这种光束在光通信
、
高分辨率显微镜
、
量子信息
、
纳米粒子操纵和材料加工等领域具有广泛的实际应用潜力
[Nanophotonics 7(9),1533
–
1556(2018)]。
涡旋光束通常是将激光器输出的高斯光束通过合适的位相元件在激光腔外部调制产生的，常见的位相元件有螺旋相位板
、
空间光调制器
、q
‑
板和超表面
[Nanophotonics11(4),847
–
854(2022)]，可以应用于连续波和脉冲激光器
。
然而，外腔调制方法由于光束调制元件的功率处理能力弱
、
模式纯度低
、
模式转换损耗大等缺点，大大阻碍了高效率
、
高功率的超快涡旋激光的生成
。
[0003]直接从激光腔产生涡旋光束通常依赖于特定本征模式的激发，例如自由空间腔中的高阶拉盖尔
‑
高斯模式和光纤中基于圆形对称光波导的腔中的贝塞尔模式
。
因此，利用激光器腔内选模技术可以获得具有高模式纯度的涡旋激光
。
腔内调制获得涡旋光的方法具有光束产生稳定
、
适用于产生宽带超快涡旋光等优点
。
近年来已经报道了许多产生涡旋光的激光器，主要包括固体激光和光纤激光器
。
与固态激光器相比，光纤激光器具有更高的电光转化效率
、
更好的紧凑性和稳定性等优势
。
[0004]因此，为了满足通信等应用领域的需要，获得低成本
、
高效率且模式可调的腔内光纤超快涡旋激光技术依然是亟待解决的技术难题
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种产生超快涡旋激光的装置，主要包括一泵浦激光
、
一波分复用器
、
一增益光纤
、
一被动锁模元件
、
一扩束镜
、
一第一涡旋光束转换器
、
一分光棱镜
、
一第二涡旋光束转换器及一凸透镜，该泵浦激光依次连接该波分复用器
、
该增益光纤
、
该被动锁模元件
、
该扩束镜
、
该第一涡旋光束转换器
、
该分光棱镜
、
该第二涡旋光束转换器及该凸透镜，该凸透镜后连接该波分复用器；
[0006]其中，该波分复用器将该泵浦激光发射的泵浦光耦合进该增益光纤；该被动锁模元件产生超快脉冲激光；该扩束镜用于产生平行光；该第一涡旋光束转换器包括一第一
1/4
波片
、
一第一
ITO
薄膜选膜元件及一第二
1/4
波片，该分光棱镜输出超快涡旋激光；该第二涡旋光束转换器包括一第三
1/4
波片
、
一第二
ITO
薄膜选膜元件及一第四
1/4
波片，将涡旋光束转换为高斯光束；该凸透镜用于将高斯光束耦合进该波分复用器
。
[0007]进一步地，该增益光纤为掺镱
、
钕
、
铒
、
铥中的一种或者几种的掺杂光纤
。
[0008]进一步地，该增益光纤形成的谐振腔为环形腔
。
[0009]进一步地，该被动锁模元件包括第一挤压式偏振控制器
、
偏振隔离器及第二挤压
式偏振控制器
。
[0010]进一步地，该被动锁模元件为可饱和吸收体锁模元件
。
[0011]进一步地，该可饱和吸收体锁模元件包括第一光纤跳线
、
光纤法兰及第二光纤跳线
。
[0012]进一步地，该第一光纤跳线及第二光纤跳线上涂覆的可饱和吸收体为共振饱和吸收体或者二维材料可饱和吸收体
。
[0013]进一步地，该扩束镜包括一小曲率凹透镜及一大曲率凸透镜，用于将发散光束变为平行光
。
[0014]进一步地，该扩束镜包括一小曲率凸透镜及一大曲率凸透镜，用于将聚焦的光束变为平行光
。
[0015]本专利技术另提供一种产生超快涡旋激光的方法，适用于上述的一种产生超快涡旋激光的装置，主要包括如下步骤：
[0016]S1
：泵浦激光发射泵浦光；
[0017]S2
：泵浦光通过波分复用器耦合进增益光纤；
[0018]S3
：再进入被动锁模元件产生超快脉冲激光；
[0019]S4
：进入扩束镜产生平行光，即高斯光束；
[0020]S5
：进入第一涡旋光束转换器，将高斯光束转换为涡旋激光；
[0021]S6
：进入分光棱镜，输出超快涡旋激光；
[0022]S7
：进入第二涡旋光束转换器，将涡旋激光转换为高斯光束；
[0023]S8
：经由凸透镜进入波分复用器，转入步骤
S3
；
[0024]其中，第一涡旋光束转换器由第一
1/4
波片
、
第一
ITO
薄膜选膜元件及第二
1/4
波片组成，第二涡旋光束转换器均由第三
1/4
波片
、
第二
ITO
薄膜选膜元件及第四
1/4
波片组成
。
[0025]本专利技术提供的一种产生超快涡旋激光的装置及方法
，
泵浦光通过波分复用器耦合进增益光纤；再进入被动锁模元件产生超快脉冲激光；经由扩束镜产生平行光后再进入第一涡旋光束转换器转换为涡旋激光；然后进入分光棱镜，输出超快涡旋激光进入第二涡旋光束转换器，将涡旋激光转换为高斯光束，再通过凸透镜进入波分复用器，其中，第一涡旋光束转换器及第二涡旋光束转换器均由
1/4
波片
、ITO
薄膜选膜元件及另一
1/4
波片组成，利用
ITO
薄膜的选模特性，结合超快激光的产生方法，通过谐振腔设计在光纤激光器腔内直接产生涡旋光束，可以获得高效率
、
低成本的超快涡旋激光
。
并且，涡旋光的模式可以通过计算机控制
ITO
薄膜对不同模式的透过率来控制，解决了涡旋光激光器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种产生超快涡旋激光的装置，其特征在于，该装置包括一泵浦激光
、
一波分复用器
、
一增益光纤
、
一被动锁模元件
、
一扩束镜
、
一第一涡旋光束转换器
、
一分光棱镜
、
一第二涡旋光束转换器及一凸透镜，该泵浦激光依次连接该波分复用器
、
该增益光纤
、
该被动锁模元件
、
该扩束镜
、
该第一涡旋光束转换器
、
该分光棱镜
、
该第二涡旋光束转换器及该凸透镜，该凸透镜后连接该波分复用器；其中，该波分复用器将该泵浦激光发射的泵浦光耦合进该增益光纤；该被动锁模元件产生超快脉冲激光；该扩束镜用于产生平行光；该第一涡旋光束转换器包括一第一
1/4
波片
、
一第一
ITO
薄膜选膜元件及一第二
1/4
波片，该分光棱镜输出超快涡旋激光；该第二涡旋光束转换器包括一第三
1/4
波片
、
一第二
ITO
薄膜选膜元件及一第四
1/4
波片，将涡旋光束转换为高斯光束；该凸透镜用于将高斯光束耦合进该波分复用器
。2.
根据权利要求1所述的一种产生超快涡旋激光的装置，其特征在于，该增益光纤为掺镱
、
钕
、
铒
、
铥中的一种或者几种的掺杂光纤
。3.
根据权利要求1所述的一种产生超快涡旋激光的装置，其特征在于，该增益光纤形成的谐振腔为环形腔
。4.
根据权利要求1所述的一种产生超快涡旋激光的装置，其特征在于，该被动锁模元件包括第一挤压式偏振控制器
、
偏振隔离器及第二挤压式偏振控制器
。5.
根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅一，徐剑秋，蔡恩林，林迪，
申请(专利权)人：苏州思萃高强激光智能制造技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：