一种矢量孤子光纤激光器、控制方法及其应用与流程

技术特征：
1.一种矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述矢量孤子光纤激光器包括：激光发出组件、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、锁模组件、输出耦合器和模式转换组件；所述激光发出组件、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、锁模组件和输出耦合器依次连接构成光纤环形腔结构；所述输出耦合器的90％端与所述波分复用器相连接，所述输出耦合器的10％端与所述模式转换组件相连接。2.如权利要求1所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述锁模组件包括第一偏振控制器和单模-多模-单模结构，所述第一偏振控制器上设置有单模-多模-单模结构部件，所述单模-多模-单模结构部件与所述输出耦合器相连接，所述输出耦合器和所述波分复用器相连接。3.如权利要求2所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述单模-多模-单模结构部件缠绕在所述第一偏振控制器上，所述单模-多模-单模结构部件与所述输出耦合器熔接。4.如权利要求1所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述模式转换组件包括第二偏振控制器、长周期光纤光栅、第三偏振控制器、光纤准直器、偏振片以及相机；所述第二偏振控制器上设置有单模光纤部件，所述单模光纤部件与长周期光纤光栅部件相连接，所述第三偏振控制器上设置有两模光纤部件，所述长周期光纤光栅和两模光纤相连接，所述两模光纤和光纤准直器相连接。5.如权利要求4所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述输出耦合器的10％端部件与单模光纤熔接，所述单模光纤盘绕在所述第二偏振控制器上，所述单模光纤与所述长周期光纤光栅熔接；所述长周期光纤光栅和两模光纤熔接，所述两模光纤缠绕在所述第三偏振控制器上，所述两模光纤与光纤准直器部件连接。6.如权利要求4所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，通过掰转所述第二偏振控制器和第三偏振控制器的浆片，以实现偏振态的重新分配进而得到圆圆柱矢量光束；所述两模光纤为渐变折射率两模光纤，所述长周期光纤光栅是在两模渐变折射率光纤上进行刻写。7.如权利要求1所述的矢量孤子光纤激光器，其特征在于，所述激光发出组件为泵浦源，所述泵浦源为980nm的半导体激光器。8.一种矢量孤子光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述矢量孤子光纤激光器的控制方法包括：通过co2激光器在渐变两模光纤上刻蚀长周期光纤光栅，引发光纤内发生不对称的折射率变化，使得光纤波导折射率分布发生不均匀的变化而改变，通过外界的激光在光纤上写制光栅，随机破坏模式间的相互正交性，能量发生模式耦合，实现从基模光到高阶模的转变；在刻写光纤光栅的过程中，被刻蚀光纤保持径直状态，然对打标机的各种参数进行优化，刻蚀出高转换效率的光纤光栅；在不改变腔内锁模状态的前提下，通过调节长周期光纤前后的偏振控制器，扭转腔内偏振控制器改变腔内输出偏振态分布，最终得到柱矢量光束。9.如权利要求8所述的矢量孤子光纤激光器的控制方法，其特征在于，能量发生模式耦
合中，模式耦合为：上述公式表示的是光纤光栅的模式耦合公式，其中λ
res
为长周期光纤光栅的共振波长,n
eff，01
和n
eff，11
分别为lp01和l11模的有效折射率；通过优化在刻写光栅的参数和光栅长度时，制作出转换效率最佳的长周期光纤光栅，实现超快柱矢量光束的输出；该公式为柱矢量光束在柱坐标系下的表达式，其中为y轴正半轴与电场线的夹角。10.一种如权利要求1～7任意一项所述的矢量孤子光纤激光器在光通信、在表面等离子体激发、在光俘获中的应用。

技术总结
本发明属于光纤激光器技术领域，涉及一种矢量孤子光纤激光器、控制方法及其应用，激光器包括依次连接的激光发出组件、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、锁模组件、耦合器以及模式转换组件，模式转换组件包括第二偏振控制器、长周期光纤光栅、第三偏振控制器、光纤准直器、偏振片以及相机组成。本发明实验腔不含任何偏振元件，结构更加简单，紧凑，损伤阈值更高，基于长周期光纤光栅的模式转换功能可以实现高纯度的超快柱矢量光束。该方式产生柱矢量光束具有损耗小，宽带宽，高纯度以及输出稳定，超快柱矢量光束结合了超快脉冲和柱矢量光束的优点，有着广泛的应用价值。有着广泛的应用价值。有着广泛的应用价值。


技术研发人员：金亮 王家柱 赵鑫 张贺 徐英添 马晓辉
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：2021.11.02
技术公布日：2022/3/15