【《支持CVB光束输出的光纤激光器研究文献综述》1700字】

支持CVB光束输出的光纤激光器研究文献综述圆柱矢量光束包括径向偏振光和角向偏振光，由于其在场幅值和偏振分布上具有独特的轴对称特性，在高分辨率计量[6]、粒子捕获[7]、材料加工[8]等领域中取得很多重要研究成果，近年来引起了人们越来越多的关注。各种产生CVB的技术已被提出和论证，包括使用空间偏振选择元件和全光纤方法。相比与在激光腔中引入双锥棱镜[9]、双折射元件[10]、空间光调制器[11]和亚波长光栅[12]等空间偏振选择元件来产生CVB的方式，全光纤方法具有损耗低、效率高、结构简单等优点，还可以与光纤激光器的腔内锁模和调Q技术有效结合产生脉冲CVB。在光纤激光器中，LP11模式是四个简并矢量模式的线性叠加，即TM01（径向偏振），TE01（角向偏振）和HE21（偶数和奇数）模式。因此，柱矢量模式可以通过控制激射LP11模式的光纤激光器的偏振状态得到。因此，对于具有CVB光束输出的激光器而言，关注的两个重点：一是模式转换器，将基模转换为LP11模；二是偏振状态选择，选择性地激发径向或角向偏振光束。下面对近几年来几种主要的CVB光纤激光器结构进行阐述。2012年2月，中国科学技术大学的BiaoSun等人展示了一种使用少模光纤布拉格光栅来生成低阈值圆柱矢量光束的新型全光纤集成激光器[13]，其设计示意图如图1.3(a)所示。在激光腔中使用横向偏移拼接，从基模有效地耦合到期望的高阶模式，FM-FBG在光纤激光腔内进行波长选择并改善输出模式质量和极化纯度。该全光纤激光器以1053nm的单一波长工作，3dB线宽小于0.02nm，信噪比大于55dB，阈值低至16mW。激光器产生的径向和角向偏振光束具有很好的模态对称性，偏振纯度超过94%。只需调节光纤激光器腔内的偏振控制器，即可实现径向和角向偏振模式的切换。2018年2月，中国科学技术大学的RuishanChen等人通过在激光腔中引入长周期光纤光栅，实现了一种具有高斜率效率和低阈值的圆柱矢量光束输出的新型全光纤激光器[14]，如图1.3(b)所示。LPFG作为腔内模式转换器，在约1548nm波长处实现LP01模到LP11模的高效模式转换，结合两模光纤布拉格光栅实现模式选择和光谱滤波。光纤激光器工作在1547.95nm的单一波长，30dB线宽小于0.18nm，边模抑制比大于56dB。该激光器的斜率效率高达35.41%，阈值为24.5mW。通过调节腔内偏振控制器，可以获得高纯度的径向和角向偏振光束，径向和角向偏振光束的模式纯度分别为98.12%和98.33%。南京邮电大学先进光子技术实验室的HongdanWan等人于2017年5月提出并展示了一种能产生高效率和高模式纯度圆柱矢量光束的全光纤被动锁模激光器[15]。激光器结构如图1.3(c)所示，通过弱融合技术制造的模式选择耦合器被应用到了激光器的8字型腔中，这是第一篇将使用弱融合技术制造的MSC用作光纤激光腔中的横向模式转换器和分离器的报道。所使用的MSC具有约0.65dB的低插入损耗，可以在1550nm波长附近实现模式纯度大于94%的径向和角向偏振光束。2018年8月，HongdanWan等人将激光器的工作波长扩展到了1.0μm波段，提出并证明了一种产生CVB光束的被动锁模掺镱光纤激光器[16]，其结构如图1.3(d)所示。在激光腔内使用MSC作为横模转换器和分离器，半导体可饱和吸收镜实现被动锁模。实现的CVB光束输出光纤激光器的中心波长为1042.3nm，3dB光谱宽度为1.5nm。通过调节光纤环腔中的偏振控制器来切换径向和角向偏振的矢量光束，测得的模式纯度大于95%。图1.3支持CVB光束输出的光纤激光器结构(a)使用FM-FBG生成低阈值圆柱矢量光束的全光纤激光器[13](b)采用LPFG的高效全光纤圆柱矢量光束激光器[14](c)基于MSC的能产生高效率和高模式纯度圆柱矢量光束的全光纤被动锁模激光器[15](d)基于MSC的具有圆柱矢量光束输出的被动锁模掺镱光纤激光器[16]参考文献[1]RichardsonDJ.FillingtheLightPipe[J].Science,2010,330(6002):327-328.[2]ChanglongXu,KeYan,ChunGu,etal.All-fiberlaserwithflattopbeamoutputusingafew-modefiberBragggrating[J].OpticsLetters,2018,43(6):1247-1250.[3]YipingHuang,FanShi,TengWang,etal.High-ordermodeYb-dopedfiberlasersbasedonmode-selectivecouplers[J].OpticsLetters,2018,26(15):19171-19181.[4]TingtingYan,YouchaoJiang,HaisuLi,etal.Switchabledual-modeall-fiberlaserbyusingLPGandFBG[C].AsiaCommunicationsandPhotonicsConference(ACP),2018.[5]NingWang,J.C.AlvaradoZacarias,J.EnriqueAntonio-Lopez,etal.Transversemode-switchablefiberlaserbasedonaphotoniclantern[J].OpticsLetters,2018,26(25):32777-32787.[6]L.Novotny,M.R.Beversluis,K.S.Youngworth,etal.Longitudinalfieldmodesprobedbysinglemolecules[J].PhysicalReviewLetters,2001,86(23):5251.[7]H.Kavauchi,K.Yonezawa,Y.Kozawa,etal.Calculationofopticaltrappingforcesonadielectricsphereintherayopticsregimeproducedbyaradiallypolarizedlaserbeam[J].OpticsLetters,2007,32(13):1839-1841.[8]M.Meier,V.RomanoandT.Feurer.Materialprocessingwithpulsedradiallyandazimuthallypolarizedlaserradiation[J].AppliedPhysics,2006,86(3):329-334.[9]J.L.Li,K.Ueda,M.Musha.GenerationofradiallypolarizedmodeinYbfiberlaserbyusingadualconicalprism[J].OpticsLetters,2006,31(20):2969–2971.[10]M.P.Thirugnanasambandam,Y.Senatsky,K.Ueda.GenerationofradiallyandazimuthallypolarizedbeamsinYb:YAGlaserwithintra-cavitylensandbirefringentcrystal[J].OpticsLetters,2011,19(3):1905–1914.[11]S.Ngcobo,I.Litvin,L.Burger.Adigitallaserforon-demandlasermodes[J].NatureCommun,2013,44:2289.[12]D.Lin,K.Xia,J.Li.Efficient,high-power,andradiallypolarizedfiberlaser[J].OpticsLetters,2010,35(13):2290–2292.[13]SunB,WangA,XuL,etal.Low-thresholdsingle-wavelengthall-fiberlasergeneratingcylindricalvectorbeamsusingafew-modefiberBragggrating[J].OpticsLetters,2012,37(4):464-466.[14]RuishanChen,JinghaoWang,XiaoqiangZhang,etal.Highefficiencyall-fibercylindricalvectorbeamlaserusingalong-periodfibergrating[J].OpticsLe