矢量涡旋光束液芯光纤布里渊产生放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矢量涡旋光束液芯光纤布里渊产生放大器，属于光学领域。
【背景技术】
[0002]矢量光束中存在涡旋奇点的光束称为矢量涡旋光束，呈现为中心光强为零的环状光束，矢量涡旋光束中的径向偏振光束以其独特的传输和强聚焦等物理性质，在微观粒子的冷却与囚禁、激光加工及生物医学等方面有着广泛的应用。产生矢量涡旋光束的方法主要有液晶调制法、空间变化的亚波长金属光栅法、非相干叠加法、偏振调制法等，这些方法的实验装置一般较为复杂。近年来提出一些更为简洁的方法，如少模光纤法、光纤加压法和液芯光纤法等。2009年《Optics Letters》第34卷第6期发表的《Amplificat1n ofa radially polarized laser beam using an Yb-doped double-clad fiber))提出利用Yb-doped double-clad光纤产生并放大径向偏振奇点光束，放大率为10倍左右。中国专利《利用液芯光纤同时产生和放大空心光束的方法及装置》，公开号为CN102436065A，公告日为2012年5月2日，该专利公开了利用液芯光纤同时产生和放大空心光束的装置，该装置采用10 μ m~700 μ m芯径的液芯光纤，产生和放大的空心光束不具有螺旋相位和非均匀偏振等特性，因此不是矢量祸旋光束。2014年《Optics Express》发表的《Generat1n ofvector vortex beams with a small core multimode liquid core optical fiber》报道了利用小芯径液芯光纤产生矢量涡旋光束的方法，该方法在光纤耦合过程中会损失部分能量，使产生矢量涡旋光束的能量较低。然而，在一些诸如囚禁自由电子等方面的应用中，需要一种强脉冲激光矢量涡旋光束来提高囚禁效率，而现有产生矢量涡旋光束的方法产生效率低，即使得到放大，放大的倍数也不是很高，且发生装置结构复杂，无法满足要求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型目的是为了解决现有矢量涡旋光束产生装置效率较低、装置结构复杂，无法满足要求等问题，提供了一种矢量涡旋光束液芯光纤布里渊产生放大器。
[0004]本实用新型所述矢量涡旋光束液芯光纤布里渊产生放大器，它包括激光器1，1/2波片2，偏振分光棱镜3，信号光产生系统4，全反镜5，第一親合透镜6，液芯光纤7，第二親合透镜8，第一全反镜9和第二全反镜10，
[0005]激光器1发出的P偏振态激光入射至1/2波片2，所述P偏振态激光透过1/2波片2输出具有P偏振态分量和S偏振态分量的激光，所述具有P偏振态分量和S偏振态分量的激光入射至偏振分光棱镜3，偏振分光棱镜3反射所述S偏振态分量，偏振分光棱镜3透射所述P偏振态分量，
[0006]被偏振分光棱镜3反射输出的S偏振态分量入射至信号光产生系统4，形成具有Stokes频移的P偏振态信号光，所述具有Stokes频移的P偏振态信号光反向输出入射至偏振分光棱镜3，偏振分光棱镜3将其透射输出、并由全反镜5反射后入射至第一親合透镜6，第一耦合透镜6输出耦合后获得的P偏振态信号光，以入射角〃入射至液芯光纤7中，液芯光纤7的芯径选取2 μπι?10 μπι之间，入射角度0的取值范围是0° -5° ；
[0007]被偏振分光棱镜3透射输出的Ρ偏振分量连接经过第二全反镜10和第一全反镜9反射后，入射至第二耦合透镜8，第二耦合透镜8输出耦合后的Ρ偏振态栗浦光，以入射角度o'进入液芯光纤7中，
[0008]入射至液芯光纤7的信号光，在液芯光纤7中激发出矢量涡旋模式的信号光，所述信号光与栗浦光相遇并发生布里渊放大，栗浦光的能量向信号光转移，并形成矢量涡旋光束从液芯光纤7的栗浦光入射端输出。
[0009]本实用新型的优点:
[0010]1.利用一根2 μπι~10 μπι液芯光纤在产生矢量涡旋光束的同时对其进行高效放大，突破以往激光和光纤耦合效率低、损耗大等限制。2.根据实际应用灵活选择芯液材料，液芯光纤的工作波长范围较宽。
【附图说明】
[0011]图1是矢量涡旋光束液芯光纤布里渊产生放大器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述矢量涡旋光束液芯光纤布里渊产生放大器，它包括激光器1，1/2波片2，偏振分光棱镜3，信号光产生系统4，全反镜5，第一親合透镜6，液芯光纤7，第二親合透镜8，第一全反镜9和第二全反镜10，
[0013]激光器1发出的Ρ偏振态激光入射至1/2波片2，所述Ρ偏振态激光透过1/2波片2输出具有Ρ偏振态分量和S偏振态分量的激光，所述具有Ρ偏振态分量和S偏振态分量的激光入射至偏振分光棱镜3，偏振分光棱镜3反射所述S偏振态分量，偏振分光棱镜3透射所述Ρ偏振态分量，
[0014]被偏振分光棱镜3反射输出的S偏振态分量入射至信号光产生系统4，形成具有Stokes频移的P偏振态信号光，所述具有Stokes频移的P偏振态信号光反向输出入射至偏振分光棱镜3，偏振分光棱镜3将其透射输出、并由全反镜5反射后入射至第一親合透镜6，第一耦合透镜6输出耦合后获得的P偏振态信号光，以入射角〃入射至液芯光纤7中，液芯光纤7的芯径选取2 μm~10 μπι之间，入射角度^的取值范围是0° -5° ；
[0015]被偏振分光棱镜3透射输出的Ρ偏振分量连接经过第二全反镜10和第一全反镜9反射后，入射至第二耦合透镜8，第二耦合透镜8输出耦合后的Ρ偏振态栗浦光，以入射角度o'进入液芯光纤7中，
[0016]入射至液芯光纤7的信号光，在液芯光纤7中激发出矢量涡旋模式的信号光，所述信号光与栗浦光相遇并发生布里渊放大，栗浦光的能量向信号光转移，并形成矢量涡旋光束从液芯光纤7的栗浦光入射端输出。
[0017]工作原理:
[0018]当一束激光从某一角度入射内径为2 μπι~10 μπι的液芯光纤，能够激发出非均匀偏振的LPn矢量模，在输出端将得到一个矢量涡旋光束。如图1所示，信号光以角度〃耦合进入液芯光纤，同时在光纤的另一端以角度〃引入一束栗浦光，调整栗浦光的入射角度或偏振方向，当栗浦光激发出的矢量涡旋光束和信号光激发出的矢量涡旋光束偏振匹配，且两束光的频率差为芯液材料的布里渊频移时，在液芯光纤内部将发生布里渊放大，即栗浦光的能量将转移到信号光上，实现对信号光的放大，产生放大的矢量涡旋光束。
[0019]【具体实施方式】二:本实施方式对实施方式一作进一步说明，信号光产生系统4包括1/4波片4-1、聚焦透镜4-2和液体介质池4-3，
[0020]由偏振分光棱镜3反射的S偏振分量经过1/4波片4-1透射后输出左旋圆偏振光，所述左旋圆偏振光经过聚焦透镜4-2进入液体