本發明涉及激光，尤其是涉及激光的光纖激光器。

背景技術：

1、為了便于理解，本發明涉及的專業術語如下：

2、pmf:保偏光纖(polarization?maintaining?fiber)

3、pm-ydf:保偏摻鐿光纖(polarization?maintainingytterbium-doped?fiber)

4、pm-wdm:保偏波分復用(polarization?maintaining?wavelength?divisionmultiplexer)pm-fmfbg:保偏少模光纖布拉格光柵(polarization?maintaining?few-modefiber?bragg?grating)

5、pm-lpfg：保偏長周期光纖光柵(polarization?maintaining?long?periodfibergrating)pm-fmc：保偏少模耦合器(polarization?maintaining?few-mode?coupler)

6、pm-fmpbc：保偏少模偏振合束器(polarization?maintaining?few-modepolarization?beam?combiner)

7、hom:高階模式(high-order?mode)

8、fmf:少模光纖(few?mode?fiber)

9、smf:單模光纖(single?mode?fiber)

10、fm-fbg:少模光纖布拉格光柵(few-mode?fiber?bragg?grating)

11、msc:模式選擇耦合器(mode?selective?coupler)

12、fm-lpfg:少模長周期光纖光柵(few-mode?long?periodfiber?grating)

13、cvb:柱矢量光束(cylindrical?vector?beam)

14、mdm:模分復用(mode?division?multiplexing)

15、光纖中的高階模(hom)由于其獨特的空間強度和偏振分布特性，引起了人們的廣泛關注。與普通的偏振光束不同，柱矢量光是指光束的橫截面上的偏振方向具有柱對稱分布，且其橫向光強分布為環形，一般可分為角向和徑向偏振光。柱矢量光具有的特殊偏振和振幅特性使得它可以應用在很多領域，諸如粒子操控，材料加工，等離子體激發，光存儲，超分辨顯微成像，光通信等領域。

16、由于少模光纖(fmf)可以支持更多的傳輸模式，可以承受更大的通信容量，因此在mdm技術領域，它比單模光纖(smf)具有更好的應用前景。研究了使用fmf的不同器件來刺激光纖中的高階模，包括單個少模光纖布拉格光柵(fm-fbg)、模式選擇耦合器(msc)和少模長周期光纖光柵(fm-lpfg)。關于cvb產生的工作大多集中在直接轉換產生cvb輸出上，而基于模式疊加原理產生cvb的光纖激光器的報道較少。

17、中國專利cn103424870b提出使用可調擴束鏡、向外反射鏡、雙折射晶體圓錐體、向內反射組件和反射鏡組成一種產生柱矢量光束的裝置，這種裝置具有裝置參數設置復雜、結構不穩定，柱矢量光束純度低，不能滿足實際應用需求。

18、中國專利cn1588169a提出可調式矢量光束整形系統來產生柱矢量光束，此方法所需要必備的條件是系統入射光束需要為旋轉矢量偏振光束的特殊形式，比如徑向偏振光束或角向偏振光束，然而，徑向偏振光束和角向偏振光束的產生也屬于旋轉矢量偏振光束產生范疇，無法實現非旋轉矢量偏振光束轉化為旋轉矢量偏振光束，本質上決定無法實現非相干入射光束向旋轉矢量偏振光束的轉化過程，客觀上很難產生柱矢量光束。

19、中國專利cn102544999a提出一種全光纖柱矢量激光器，多數采用單模光纖和少模光纖的錯位熔接耦合來實現基模到一階模式的轉換，模式轉換效率效率低，而且由于相位失配帶來較大的腔內損耗，同時為了抑制基模光束輸出以保證一階模式的輸出純度而采用了高反射率輸出鏡，難以達到最優輸出耦合比限制了輸出功率。此方法具有泵浦光功率要求高、錯位精度難以控制、實驗裝置復雜和結構不確定的不足。

20、中國專利cn108539567a提出了一種基于相移光柵的2μm波段可調諧隨機光纖激光器，其雖然利用相移光柵構成隨機分布光學反饋，利用摻銩光纖作為增益介質，實現2μm波段隨機激光的輸出，但該2μm波段隨機激光不是柱矢量光。

21、美國專利us2010303402a1提出一種產生圓柱偏振光束的相位工程光纖，光纖的成本較高，它們會隨著時間和溫度的變化而膨脹和收縮，此方法具有參數要求高、結構不穩定等不足。

22、美國專利us2013177273a1提出一種基于多芯光纖生成柱矢量光束的方法，其工作原理是基于維持偏振橢圓磁芯的雙折射特性，此方法具有設計復雜、結構不穩定的不足。

23、美國專利us7599069b2提出使用被動相位穩定光學器件產生柱矢量光束，此方法具有結構復雜、利用光學相干原理導致系統定位要求高、所需要的衍射光學元件不易獲得、矢量光束偏振度低等不足。

技術實現思路

1、本實用新型為解決柱矢量激光器的光學結構不穩定、產生的柱矢量純度低、矢量光束轉化效率低的問題，提出了一種全光纖柱矢量激光器，具有光學結構穩定、柱矢量光束純度高與激光轉化效率高等優點。

2、本實用新型的技術方案：

3、一種全光纖柱矢量激光器，包括泵浦源10，泵浦源10和保偏耦合器15共同接入波分復用器11，波分復用器11將光源耦合進摻鐿光纖12，摻鐿光纖12連接保偏長周期光纖光柵13，保偏長周期光纖光柵13連接保偏少模光纖布拉格光柵14，保偏少模光纖布拉格光柵14接入保偏少模耦合器16，保偏少模耦合器16將光路分為兩路，一路接入保偏少模偏振合束器17的①端，另一路經過光纖拉伸器18進入保偏少模偏振合束器17的②端。

4、保偏少模偏振合束器17的③端連接準直器19，準直器19連接偏振器20，用電荷耦合器件21監測顯示偏振器20的輸出光。

5、所述泵浦源10是976nm波長的激光二極管；波分復用器11是980/1060nm保偏波分復用器。

6、保偏耦合器15首尾相連形成一個反射率為100％的全反射鏡，保偏長周期光纖光柵13用于模式轉換，保偏少模光纖布拉格光柵14作為部分反射鏡，用作輸出腔鏡，保偏耦合器15和保偏少模光纖布拉格光柵14組成諧振腔。

7、保偏少模耦合器16將端口o功率等效劃分；保偏少模偏振合束器17作為模式疊加裝置；所述光纖拉伸器18由兩個用于固定光纖的圓柱體和一個千分尺組成，用作調節線性模式的相移。

8、在保偏耦合器15和保偏長周期光纖光柵13之間的激光腔是基模運轉，在保偏長周期光纖光柵13和保偏少模光纖布拉格光柵14之間的激光腔是一階模式運轉。

9、由摻鐿光纖12入射到保偏長周期光纖光柵13的光在共振波長附近激發出一階模式；產生的一階模式到達保偏少模光纖布拉格光柵14后，一部分輸出進入模式疊加單元，另一部分反射回腔內，再經過保偏長周期光纖光柵13轉換為基模，在諧振腔內振蕩。

10、保偏長周期光纖光柵13將基模轉換為lpx11a，在端口o處將功率等效劃分后分為兩路，一路從保偏少模偏振合束器17的①端輸入，模式為lpx11a，另一路經過光纖拉伸器調節相移，從保偏少模偏振合束器17的②端輸入，模式為lpy11a，經過保偏少模偏振合束器17模式疊加，在③端口輸出徑向偏振模式。

11、與現有技術相比，本實用新型的優點如下：

12、(1)本發明裝置具有結構穩定、柱矢量光束純度高與效率高等優點，滿足實用化應用需求模式轉換效率可達95％，最終獲得的角向偏振和徑向偏振柱矢量純度分別為95.6％和96.1％。

13、(2)本發明裝置連接簡單，便于制備和實用化，本發明裝置不受外界因素的影響，結構穩定，易于實現，能夠提高生產效率，適合大規模生產。