[发明专利]一种基于光纤内横模调制的飞秒可见涡旋光激光器

说明书

本发明公开了一种基于光纤内横模调制的飞秒可见涡旋光激光器，包括：超短脉冲激光泵浦源，用于产生泵浦光信号；高非线性光纤，与超短脉冲激光泵浦源连接，用于传输泵浦光信号，并使泵浦光信号发生非线性频率转换效应，将光信号发生波段转换至可见光波段，计算获得对应的色散波波长；光纤模式选择耦合器，与高非线性光纤连接，用于调节光纤信号模式，实现模式转换；偏振控制器，与光纤模式选择耦合器连接，用于输出可见涡旋光。本发明能够实现全光纤结构、飞秒脉宽、波段可调的稳定可见涡旋光输出。

技术领域

本发明属于光纤激光器领域，特别是涉及一种基于光纤内横模调制的飞秒可见涡旋光激光器。

背景技术

涡旋光束作为一种特殊的新型光束，它具有螺旋波前结构，环形强度分布，确定的轨道角动量(OAM)特性，它携带的轨道角动量特性使得在光镊系统、光刻技术和粒子操纵中有巨大的应用潜力。同时具备的暗中空的环形强度分布，可用于受激发射损耗荧光显微术中，突破衍射极限。特别地，可见光波段的超短脉冲涡旋光束在生物医学领域则有更大的应用空间。

但是，由于传统锁模技术很难在可见光波段产生短脉冲激光，所以可见光激光器一般为固体激光器，而且脉宽大多在皮秒和微秒级别。为了解决以上缺点，研究人员们通过切伦科夫辐射效应来得到短脉冲的可见光光束，它同时具有可调波长、脉宽窄、输出功率较高的优点，而且相对来说更容易实现。现阶段大部分关于切伦科夫辐射激光器的研究都是着重于它的理论仿真与实验波长转换方面，很少有关于切伦科夫辐射激光器的高阶模式输出的研究。现阶段通过全光纤实现可见光短脉冲的涡旋光束输出的方法是利用特殊光纤错位激发产生可见光的高阶模式。但是这种方法由于错位熔接带来的损耗很高，而且波长固定且脉宽仅能在纳秒级别。其余方法实现可见光短脉冲的方法分别依赖于空间耦合或者在超连续中提取可见光成分。这两种方法过程操作相对复杂且脉宽也难以达到飞秒级别。同时，输出端得到涡旋光束大多通过手动调节偏振控制器获得，这使得输出涡旋光束具有随机性和不稳定性。

综上所述，寻找一种可见光波段的脉宽达到飞秒级别的稳定涡旋光束成为研究人员关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于光纤内横模调制的飞秒可见涡旋光激光器，旨在实现全光纤结构、飞秒脉宽、波段可调的稳定可见涡旋光输出。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种基于光纤内横模调制的飞秒可见涡旋光激光器，包括：

超短脉冲激光泵浦源，用于产生泵浦光信号；

高非线性光纤，与所述超短脉冲激光泵浦源连接，用于传输所述泵浦光信号，并使所述泵浦光信号发生非线性频率转换效应，将光信号发生波段转换至可见光波段，计算获得对应的色散波波长；

光纤模式选择耦合器，与所述高非线性光纤连接，用于调节光纤信号模式，实现模式转换；

偏振控制器，与所述光纤模式选择耦合器连接，用于输出可见涡旋光。

优选地，所述高非线性光纤包括输入端与输出端；

所述光纤模式选择耦合器由单模光纤和少模光纤按设定纤芯模式耦合而成，所述光纤模式选择耦合器包括单模输入端、少模输出端；

所述高非线性光纤的输入端与所述超短脉冲激光泵浦源连接，所述高非线性光纤的输出端与所述光纤模式选择耦合器的单模输入端连接。

优选地，所述少模输出端与所述偏振控制器连接；

所述少模输出端还连接有分光耦合器，所述分光耦合器包括第一端口、第二端口；

所述第一端口连接相机，所述第二端口连接光谱分析仪；所述相机与所述光谱分析仪用于观测光斑与光谱。

优选地，还包括保偏光纤，所述保偏光纤熔接在所述光纤模式选择耦合器，用于在没有所述偏振控制器的情况下，对光纤信号模式进行调控。