1 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
3 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司，湖北 武汉 430223
涡旋光由于携带轨道角动量信息，在天文学、光学操控、显微成像、传感、量子科学和光通信等领域有着广泛的应用前景。特别地，针对可见光波段涡旋激光，在水下通信领域，涡旋光束可以显著提高通信容量。此外，在可见激光高分辨成像领域，涡旋光束可大幅度提高成像分辨率。目前，可见光波段涡旋光主要通过无源法和有源法产生。相比腔外转换的无源法，有源法在转换效率、光束质量（模式纯度）以及功率提升方面均具有显著优势。该综述重点阐述激光腔内直接产生可见光波段涡旋光的产生技术，具体包括离轴泵浦法、环形泵浦法、腔内球差法等技术手段。综述了可见光波段涡旋固态激光的腔内产生技术，分别从基于非线性频率变换的可见光涡旋激光产生技术、基于分立元器件的LD直接泵浦可见光全固态涡旋激光产生技术、基于光纤介质的LD直接泵浦可见光全固态涡旋激光产生技术方面进行介绍。最后对其未来发展进行分析和展望。
可见光 涡旋光 有源法 固体激光 visible light vortex laser active method solid-state laser 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230424
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 东南大学成贤学院，江苏 南京 210088
利用不同阶拉盖尔-高斯（LG）模式激光具有不同光束尺寸的特性，在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差，使各阶LG模式激光的空间光路发生分离，从而实现对高阶横模的选择并产生高阶LG模式涡旋激光输出。通过对高阶LG模式激光的聚焦特性和透镜球差进行分析计算，给出了高阶LG0，±m模式涡旋激光的角向指数（m）随谐振腔参数变化的理论模型。搭建端面泵浦的1064 nm Nd∶YVO4激光器开展了实验研究，在2.06 W泵浦功率下获得了角向指数可便捷调控且m最高可达到280的超高阶LG0，±m涡旋激光输出。实验产生的超高阶涡旋激光具有良好的功率和模式稳定性，模式变化规律与理论计算结果相符。通过增加泵浦功率或优化泵浦交叠以提高激光增益，理论上可以产生任意高阶的涡旋激光输出。研究结果为超高阶LG模式涡旋激光的产生提供了参考。
激光光学 拉盖尔-高斯模式 涡旋激光 模式选择 高阶横模 球差 中国激光
2023, 50(11): 1101021
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, Shenzhen Key Laboratory of Micro-Nano Photonic Information Technology, College of Physics and Optoelectronic Engineering, , Shenzhen 518060, China
2 College of Electronics and Information Engineering, , Shenzhen 518060, China
Applying an ultrafast vortex laser as the pump, optical parametric amplification can be used for spiral phase-contrast imaging with high gain, wide spatial bandwidth, and high imaging contrast. Our experiments show that this design has realized the 1064 nm spiral phase-contrast idler imaging of biological tissues (frog egg cells and onion epidermis) with a spatial resolution at several microns level and a superior imaging contrast to both the traditional bright- or dark-field imaging under a weak illumination of . This work provides a powerful way for biological tissue imaging in the second near-infrared region.
optical parametric amplification ultrafast vortex laser pulse spatial resolution phase-contrast imaging Chinese Optics Letters
2022, 20(10): 100003
1 江苏师范大学江苏省先进激光材料与器件重点实验室, 江苏 徐州 221116
2 复旦大学光学科学与工程系, 上海 200433
3 江苏师范大学江苏省先进激光技术与新兴产业协同创新中心, 江苏 徐州 221116
涡旋激光是指中心光强为零且携带轨道角动量的激光光束。近年来, 由于其在粒子操控、信息通信以及超分辨成像等领域的独特应用, 涡旋激光的产生及其手性控制技术得到广泛关注。对固体激光器腔内直接振荡产生涡旋激光的技术进行归纳总结, 并分析其优缺点。对驻波腔内不同手性涡旋激光的光场传输进行理论模拟, 给出涡旋激光在固体激光腔内的光场分布。结合不同手性涡旋激光的场分布特征, 综述了腔内直接振荡产生涡旋激光过程中的手性控制技术, 并对各种手性控制技术的原理与技术方案进行比较分析。
激光器 涡旋激光 轨道角动量 固体激光器 手性控制 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 120006
1 中国科学院福建物质结构研究所光电材料化学与物理重点实验室, 福建 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100049
采用光强分布为环形的半导体激光器端面抽运Yb:GdYCOB晶体，实现了激光谐振腔直接发射涡旋激光。通过测量输出激光光束的空间强度分布、光束品质因子、光束纯度以及光束的波前相位信息，证实激光器输出的光束为高纯度涡旋光束。当抽运功率为3.2 W时，最大输出功率为281 mW，光-光转换效率为8.7%，斜率效率为21.7%。
激光技术 涡旋激光 环形端面抽运 Yb3+掺杂晶体
