横向模式可切换的少模环形光纤激光器

李晓风; 李哲; 吴文矛; 李巨浩; 任芳

doi:doi:10.3788/AOS202040.1406002

光学学报, 2020, 40 (14): 1406002, 网络出版: 2020-07-23

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Transverse-Mode Switchable Few-Mode Ring Fiber Lasers

李晓风 ¹李哲 ²吴文矛 ²李巨浩 ^1,*任芳 ³

作者单位

¹ 北京大学区域光纤通信网与新型光纤通信系统国家重点实验室, 北京 100871

² 中国科学院深海科学与工程研究所, 海南三亚 572000

³ 北京科技大学计算机与通信工程学院, 北京 100083

图 & 表

图 1. 横向模式可切换的少模环形光纤激光器示意图

Fig. 1. Schematic structure of the transverse mode-switchable few-mode ring fiber laser

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图 2. 模式MUX/DEMUX的原理。(a)MSC结构示意图;(b)单模光纤中基模和少模光纤中高阶模的模式有效折射率匹配图;(c)全光纤模式MUX/DEMUX结构示意图

Fig. 2. Principle of mode MUX/DEMUX. (a) Schematic of the MSC; (b) mode effective index matching graph for the LP₀₁ in the SMF and the desired modes in the designed FMF; (c) schematic of all-fiber mode MUX/EDMUX

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图 3. 少模激光器模场强度分布。(a) LP₀₁模;(b) LP₁₁模;(c) L ${P_{2}}_{1}$ 模;(d)混合模

Fig. 3. Mode intensity profiles of the few-mode laser. (a) LP₀₁ mode; (b) LP₁₁mode; (c) LP₂₁ mode; (d) hybrid mode

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图 4. 输出功率随泵浦功率的变化曲线

Fig. 4. Relation between output power and pump power

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图 5. LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模及混合模的输出激光光谱。(a)LP₀₁模;(b)LP₁₁模;(c)LP₂₁模;(d)混合模

Fig. 5. Spectral feature of lasing output for the LP₀₁ mode, the LP₁₁ mode, the LP₂₁ mode, and the hybrid mode. (a) LP₀₁ mode; (b)LP₁₁ mode; (c)LP₂₁ mode; (d) hybrid mode

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表 1利用背对背装置测量的输出功率

Table1. Output power with back to back configurationdBm

Input port	Measured output port	Back to Back
LP₀₁	LP₀₁	-4.6
LP₀₁	LP₁₁	-14.8
LP₀₁	LP₂₁	-34.2
LP₁₁	LP₀₁	-18.5
LP₁₁	LP₁₁	-8.6
LP₁₁	LP₂₁	-26.9
LP₂₁	LP₀₁	-39.6
LP₂₁	LP₁₁	-29.7
LP₂₁	LP₂₁	-9.9

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李晓风, 李哲, 吴文矛, 李巨浩, 任芳. 横向模式可切换的少模环形光纤激光器[J]. 光学学报, 2020, 40(14): 1406002. Xiaofeng Li, Zhe Li, Wenmao Wu, Juhao Li, Fang Ren. Transverse-Mode Switchable Few-Mode Ring Fiber Lasers[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(14): 1406002.

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图 1. 横向模式可切换的少模环形光纤激光器示意图

Fig. 1. Schematic structure of the transverse mode-switchable few-mode ring fiber laser

图 2. 模式MUX/DEMUX的原理。(a)MSC结构示意图;(b)单模光纤中基模和少模光纤中高阶模的模式有效折射率匹配图;(c)全光纤模式MUX/DEMUX结构示意图

Fig. 2. Principle of mode MUX/DEMUX. (a) Schematic of the MSC; (b) mode effective index matching graph for the LP₀₁ in the SMF and the desired modes in the designed FMF; (c) schematic of all-fiber mode MUX/EDMUX

图 3. 少模激光器模场强度分布。(a) LP₀₁模;(b) LP₁₁模;(c) L ${P_{2}}_{1}$ 模;(d)混合模

Fig. 3. Mode intensity profiles of the few-mode laser. (a) LP₀₁ mode; (b) LP₁₁mode; (c) LP₂₁ mode; (d) hybrid mode

图 4. 输出功率随泵浦功率的变化曲线

Fig. 4. Relation between output power and pump power

图 5. LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模及混合模的输出激光光谱。(a)LP₀₁模;(b)LP₁₁模;(c)LP₂₁模;(d)混合模

Fig. 5. Spectral feature of lasing output for the LP₀₁ mode, the LP₁₁ mode, the LP₂₁ mode, and the hybrid mode. (a) LP₀₁ mode; (b)LP₁₁ mode; (c)LP₂₁ mode; (d) hybrid mode

表 1利用背对背装置测量的输出功率

Table1. Output power with back to back configurationdBm

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Fig. 1. Schematic structure of the transverse mode-switchable few-mode ring fiber laser

图 2. 模式MUX/DEMUX的原理。(a)MSC结构示意图;(b)单模光纤中基模和少模光纤中高阶模的模式有效折射率匹配图;(c)全光纤模式MUX/DEMUX结构示意图

Fig. 2. Principle of mode MUX/DEMUX. (a) Schematic of the MSC; (b) mode effective index matching graph for the LP01 in the SMF and the desired modes in the designed FMF; (c) schematic of all-fiber mode MUX/EDMUX

图 3. 少模激光器模场强度分布。(a) LP01模;(b) LP11模;(c) LP21模;(d)混合模

Fig. 3. Mode intensity profiles of the few-mode laser. (a) LP01 mode; (b) LP11 mode; (c) LP21 mode; (d) hybrid mode

图 4. 输出功率随泵浦功率的变化曲线

Fig. 4. Relation between output power and pump power

图 5. LP01模、LP11模、LP21模及混合模的输出激光光谱。(a)LP01模;(b)LP11模;(c)LP21模;(d)混合模

Fig. 5. Spectral feature of lasing output for the LP01 mode, the LP11 mode, the LP21 mode, and the hybrid mode. (a) LP01 mode; (b)LP11 mode; (c)LP21 mode; (d) hybrid mode

表 1利用背对背装置测量的输出功率

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图 3. 少模激光器模场强度分布。(a) LP₀₁模;(b) LP₁₁模;(c) L ${P_{2}}_{1}$ 模;(d)混合模

Fig. 3. Mode intensity profiles of the few-mode laser. (a) LP₀₁ mode; (b) LP₁₁mode; (c) LP₂₁ mode; (d) hybrid mode

图 5. LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模及混合模的输出激光光谱。(a)LP₀₁模;(b)LP₁₁模;(c)LP₂₁模;(d)混合模

Fig. 5. Spectral feature of lasing output for the LP₀₁ mode, the LP₁₁ mode, the LP₂₁ mode, and the hybrid mode. (a) LP₀₁ mode; (b)LP₁₁ mode; (c)LP₂₁ mode; (d) hybrid mode