基于缺陷镜的空心结构光束直接产生研究

空心光束是一种重要的结构光,是光场调控研究领域的热点之一。拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束,因其螺旋状相位且携带轨道角动量,因而也被称为涡旋光。涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值。本研究以全固态两镜凹平腔Nd:YVO;激光器作为实验平台,通过在输出平面镜上制造点缺陷,达到抑制低阶高斯模式起振,从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果。在连续波情况下,最高获得了16阶涡旋激光输出;在吸收功率为3.3 W时,获得最高功率为280 mW,激光斜效率为18.6%。进一步通过在谐振腔中插入Cr:YAG可饱和吸收体,首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调Q脉冲激光,稳定输出的最短脉冲宽度约为232 ns,相应的脉冲重复频率约为229.1 kHz。本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段,并且可以与被动调Q等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束。

通过优化损耗点镜产生高效率的涡旋光束

通过使用带有损耗点的腔镜,在Yb∶phosphate(Yb∶QX)振荡器里实现了一阶涡旋光束的输出。详细研究了涡旋光的光-光转换效率与损耗点直径和腔内激光模式直径及形状的关系。实验发现,在Z字型固体激光器中,当腔内激光模式直径为损耗点直径的4~6倍,激光模式在切线面和弧矢面的光斑直径比例(即椭圆率)约为80%,泵浦功率为1.59 W时,获得了光-光转换效率最高为7.7%的一阶涡旋光束。此研究可为利用损耗点在Z字型固体激光器中产生高转换效率的一阶涡旋光束提供理论实验依据。