1 厦门大学电子科学与技术学院, 福建 厦门 361005
2 泉州师范学院光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
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: YVO4 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。
量子光学 光场调控 点缺陷镜 空心光束 涡旋光 连续波 被动调Q quantum optics optical field manipulation spot defect mirror hollow beam vortex beam continuous-wave passive Q switching
厦门大学 电子科学与技术学院，福建 厦门 361005
涡旋光在光通信、量子纠缠、新的非线性光学效应、微纳机械加工、超分辨成像和光镊等领域具有重要的应用价值。涡旋光应用的前提条件是高质量涡旋光束的产生，将缺陷镜技术和固体激光谐振腔技术结合起来研究，对直接产生高光束质量、高稳定性和大拓扑荷数（高阶）的涡旋激光具有明显的优势。当前，该项技术多是用在简单的两镜线性腔中，且以连续波涡旋激光为主。文中使用紫外皮秒脉冲激光器制备了点缺陷镜，并采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体作为激光实验平台，构造了V型激光谐振腔，首次实现了复杂谐振腔内直接产生高阶涡旋激光输出。当吸收功率为11.46 W时，获得了最高输出功率为2.69 W的三阶涡旋激光，斜效率达到23.6%；进一步调节谐振腔及点缺陷尺寸，最高获得了13阶涡旋激光输出。该研究表明缺陷镜技术也可以用于复杂结构激光谐振腔，直接产生高阶涡旋激光，从而为其他运行模式（如调Q和锁模）的高阶涡旋激光研究提供了一定的依据。
全固态激光器 光学涡旋 缺陷镜 V型折叠腔 all-solid-state laser optical vortices defect mirror V-type folded cavity 红外与激光工程
2021, 50(9): 20210408
