據悉，光機所團隊研發了光纖扭轉對環形光纖激光器的影響，並對兩(liang) 種莫比烏(wu) 斯環光纖激光器的偏振和縱模特性進行了詳細研究，相關(guan) 研究成果以“Polarization and longitudinal modes of Mobius fiber ring lasers”為(wei) 題發表於(yu) Optica，並被選為(wei) 封麵。

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率光纖激光技術實驗室研究團隊研究了光纖扭轉對環形光纖激光器的影響，並對兩(liang) 種莫比烏(wu) 斯環光纖激光器的偏振和縱模特性進行了詳細研究，相關(guan) 研究成果以“Polarization and longitudinal modes of Mobius fiber ring lasers”為(wei) 題發表於(yu) Optica，並被選為(wei) 封麵。

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莫比烏(wu) 斯環，因其獨特的拓撲特性，在光學研究中受到廣泛關(guan) 注。將莫比烏(wu) 斯環結構引入光學腔，會(hui) 觀察到有別於(yu) 尋常光學腔的相位和偏振特性。文獻中有莫比烏(wu) 斯環光學微腔的報道，但微腔結構製備需要高精度的工藝，而利用光纖搭建莫比烏(wu) 斯環形腔甚至激光器十分便捷。將保偏光纖兩(liang) 端偏振軸扭轉後熔接在一起，就可以形成莫比烏(wu) 斯環環形腔。其中，180°和90°扭轉即為(wei) 兩(liang) 種類莫比烏(wu) 斯環的情況。在實際光纖熔接時，很難區分0°和180°熔接，因此180°扭轉的情況可能在無意中形成，因而0°和180°扭轉下的輸出研究人員建立了基於(yu) 瓊斯矩陣的理論模型，求解了任意扭轉角度的保偏光纖環形腔的本征偏振態和縱模。

理論分析表明光纖軸的扭轉會(hui) 導致本征偏振態雜化，同時帶來幾何相關(guan) 的相移，並進一步引起縱模的頻移。對兩(liang) 種莫比烏(wu) 斯環（180°和90°扭轉）的情況進行了詳細分析，其中光纖偏振軸的90°扭轉會(hui) 帶來獨特的偏振和縱模特性。實驗上搭建了90°扭轉的莫比烏(wu) 斯環光纖激光器，對激光輸出進行了偏振與(yu) 縱模拍頻譜測量，驗證了理論預測。

該項工作首次開展了莫比烏(wu) 斯環光纖激光器研究，為(wei) 莫比烏(wu) 斯環結構的激光器研究提供了便捷的平台，也為(wei) 光纖激光器及其應用開拓了新的方向。同時也是首次將幾何相位與(yu) 拓撲等概念引入光纖激光器研究。

圖1.（a）扭轉保偏光纖環形腔的原理圖。（b）莫比烏(wu) 斯環光纖激光器實驗裝置圖。

圖2.莫比烏(wu) 斯環光纖激光器的偏振特性。（a）不同泵浦功率下的偏振度。（b）單偏振狀態下，龐加萊球描繪的典型偏振態。

圖3.不同泵浦功率下（a）直接輸出，經過偏振分束器的（b）快軸和（c）慢軸測得的縱模拍頻譜。

該項研究獲得了國家自然科學基金的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.474407