Mamyshev锁模斯格明子光纤激光器

本申请涉及超快光学与光场调控，涉及一种mamyshev锁模斯格明子光纤激光器。

背景技术：

1、斯格明子（skyrmions）在核物理和磁性材料中均已被证明具有携带拓扑自旋结构的准粒子，其结构受拓扑保护，并且不能通过连续变形改变，可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。

2、近年来，随着拓扑光学的蓬勃发展，光学斯格明子被人们所提出，并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。随之而来的，则是具有不同拓扑结构、不同矢量构型的光学斯格明子不断涌现，为拓扑结构光场的时空特性研究提供了新的思路和方法。

3、光场中斯格明子的研究始于晶格结构中的倏逝场以及轨道角动量和矢量光束的焦点。由于具备尺寸小、稳定性高、拓扑结构多样等特点，光学斯格明子在高分辨率偏振成像、高密度光信息存储、高精度位移传感等领域具有潜在的应用价值。

4、根据生成光学斯格明子方式可以分成有源和无源两种方式。采用无源方法生成光学斯格明子主要有采用纯相位空间光调制器（slm）、grin透镜阵列、表面等离激元等外部转换技术。然而，这类方法对功率处理和波长兼容性有限，转换效率也有很大不确定性。

5、除了外部转换方法之外，近年来基于激光器腔内直接产生结构光也是一个备受关注的话题，随着时间的推移，场生成的复杂性不断增加。目前虽然基于楔形板剪切干涉仪的斯格明子激光器已经成功在固体腔内实现布洛赫型skyrmion，内尔型skyrmion和反skyrmion。然而，这种激光器虽然结构紧凑，但是仅能以连续光形式工作在可见光波段，不能产生红外波段及高能量超快斯格明子。

6、此外，近年来基于可饱和吸收体（sas）的锁模光纤激光器可以实现腔内直接产生超快矢量光束和涡旋光束。然而，在这些激光配置中，由于对非线性相移的容忍度差，所获得的脉冲输出能量和峰值功率仍然受到限制，还经常导致脉冲分裂。

7、总而言之，现有技术中未见可以在光纤激光器腔内直接产生高能量超快斯格明子相关方案，不满足日益发展的光通信和高功率实际应用需求。

技术实现思路

1、本申请提供了一种mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，可以输出不同结构类型且具有较高光束质量的斯托克斯矢量光学斯格明子，旨在解决背景技术中提及的现有技术问题。

2、在一个方案中，提供了一种mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，包括：

3、环形腔mamyshev振荡器，所述环形腔mamyshev振荡器包括连接呈环形的第一支臂和第二支臂；及

4、斯格明子产生模块，所述斯格明子产生模块包括第一偏振分束器、模式转换件、分束器、耦合器及第一1/4波片；

5、其中，所述第二支臂输出的高斯光束连接至所述第一偏振分束器，所述第一偏振分束器的一输出光束连接至所述模式转换件，进而经由所述模式转换件转换为线偏振态lg01模高斯光束；

6、所述第一偏振分束器的另一输出光束连接至所述分束器，所述分束器的透射光束连接至所述第一支臂的输入端；所述分束器输出的反射光为线偏振态lg00模高斯光束并与所述lg01模高斯光束的模偏振方向正交；

7、所述模式转换件输出的lg01模高斯光束与所述分束器输出的lg00模高斯光束分别连接至所述耦合器，从而经由所述耦合器相干叠加，且经所述1/4波片调节偏振方向后进而形成光学斯格明子。

8、在一个方案中，所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，还包括：

9、第一1/2波片；

10、所述第一1/2波片设置于所述模式转换件与所述耦合器之间，所述模式转换件转换后输出的lg01模高斯光束，经由所述第一1/2波片转换偏振方向。

11、在一个方案中，所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，还包括：

12、第二1/2波片，所述第二1/2波片设置于所述第一偏振分束器与所述分束器之间；

13、其中，所述第一偏振分束器的一输出光束经由所述第二1/2波片调整偏振方向之后进入所述分束器。

14、在一个方案中，所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器还包括：

15、反射镜，所述反射镜设置于所述分束器与所述耦合器之间的光路径之上，所述分束器输出的反射光经由所述反射镜调节方向之后传输至所述耦合器。

16、在一个方案中，所述模式转换件为s-plate几何相位延迟器。

17、在一个方案中，所述第一支臂包括依次连接的第一泵浦信号合束器、第一增益光纤、带尾纤的第一光纤准直器、第二1/4波片、第三1/2波片、第二偏振分束器、第一偏振相关隔离器、第四1/2波片和第一闪耀光栅；及

18、第一泵浦源与第二光纤准直器；

19、其中，所述第一泵浦源与所述第二光纤准直器分别连接至第一泵浦信号合束器的输入端，所述第一闪耀光栅输出端连接至所述第二支臂的输入端。

20、在一个方案中，所述第二支臂包括依次连接的第二泵浦信号合束器、第二增益光纤、带尾纤的第三光纤准直器；

21、依次连接的第二偏振相关隔离器、第五1/2波片及第二闪耀光栅；及

22、第二泵浦源和第四光纤准直器；

23、其中，第二泵浦源和第四光纤准直器分别连接至第二泵浦信号合束器的输入端，所述第一闪耀光栅输出端连接至所述第四光纤准直器的输入端，所述第三光纤准直器输出光束连接至所述第一偏振分束器，所述分束器输出的透射光束连接至第二偏振相关隔离器，所述第二闪耀光栅的输出端连接至所述第二光纤准直器的输入端。

24、在一个方案中，第三1/4波片，所述第三1/4波片设置于所述第二闪耀光栅与所述第一泵浦信号合束器之间；

25、其中，所述第二闪耀光栅输出光束经由所述第三1/4波片调整偏振方向之后进入所述第一泵浦信号合束器的输入端。

26、在一个方案中，所述第一泵浦源和第二泵浦源均为976nm多模高功率泵浦源。

27、在一个方案中，所述第一增益光纤和第二增益光纤为双包层掺镱光纤。

28、本申请的有益效果：

29、本申请提供的激光器可以腔内直接输出不同结构类型且具有较高光束质量的超快斯托克斯矢量光学斯格明子，为实际应用需求和研究复杂的腔内结构光场产生提供新方案。

技术特征：

1.mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于：

6.根据权利要求3所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，

7.根据权利要求6所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，

8.根据权利要求7所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求7所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，

10.根据权利要求6所述mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，其特征在于，

技术总结本申请公开了一种Mamyshev锁模斯格明子光纤激光器，包括：环形腔Mamyshev振荡器，环形腔Mamyshev振荡器包括连接呈环形的第一支臂和第二支臂；及斯格明子产生模块，斯格明子产生模块包括第一偏振分束器、模式转换件、分束器及耦合器；其中，第二支臂输出的高斯光束连接至第一偏振分束器，第一偏振分束器的一输出光束连接至模式转换件，另一输出光束连接至分束器，模式转换件与分束器输出的不同阶模及偏振方向的拉盖尔‑高斯（LG）光束分别连接至耦合器，从而将两个正交偏振LG模光束进行相干叠加，经1/4波片调节偏振方向后可以输出不同结构类型且具有较高光束质量的超快斯托克斯矢量光学斯格明子。技术研发人员：徐浩文,刘军受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4