Новости

Nov 10, 2023

Генерация цвета

Эффективная эволюция от основного режима накачки к

Эффективный переход от основного режима накачки к желаемому параметрическому режиму открывает новые возможности для оптической связи высокой пропускной способности и многого другого.

SPIE — Международное общество оптики и фотоники.

изображение: Схема оптического параметрического генератора Януса.посмотреть больше

Фото: Вэй и др., doi 10.1117/1.APN.2.3.036007.

Моды Лагерра-Гаусса (ЛГ) — это тип световой волны, которая может переносить внешний крутящий момент фотонов при их движении в пространстве. Они полезны во многих областях: от оптической связи до изображений сверхвысокого разрешения. Передовые разработки в этих и других приложениях требуют надежных и настраиваемых по цвету лазерных источников в режиме LG, которых пока не существует.

Оптический параметрический генератор (ОПО) — это устройство, которое может генерировать лазерный луч с перестраиваемой длиной волны, поэтому он использовался для реализации лазерного источника LG с перестраиваемой по цвету — обычно одним из двух способов. Один из способов — превратить обычный пучок в луч ЛГ, используя фазовую составляющую вне ОПГ, но это делает пучок ЛГ менее чистым. Другой способ — использовать режим резонатора более высокого порядка, чтобы он мог создавать LG непосредственно в источнике, но работа над этим находится в стадии разработки.

Как сообщается в Advanced Photonics Nexus, команда из Нанкинского университета и Университета Сунь Ятсена недавно разработала двустороннюю схему OPO «Janus» для генерации высокоэффективных широкополосных режимов LG высокой чистоты с настраиваемым топологическим зарядом. Резонатор Януса состоит из двух зеркал резонатора, кристалла ниобата лития с периодической поляризацией, ротатора Фарадея, четвертьволновой пластины и векторной вихревой волновой пластины. В отличие от предыдущих схем внутрирезонаторного преобразования мод, основанных только на самовоспроизведении фазы и поляризации, Janus OPO вводит в резонатор дополнительную систему визуализации, помогающую самовоспроизведению сложного волнового фронта, что значительно улучшает производительность LG OPO.

Мода полости Януса состоит из двух разных мод, которые пересекаются. Мода на переднем конце резонатора представляет собой гауссову диаграмму направленности, которая может лучше соответствовать гауссову свету накачки для получения высокого усиления. На выходе режим резонатора постепенно и плавно переходит в стандартный режим LG, который обеспечивает выходной луч LG высокой чистоты и эффективно снижает дифракционные потери. С другой стороны, реконструкция распределения интенсивности в процессе визуализации активно формирует режим LG высокой чистоты, а не пассивную фильтрацию мод, что еще больше снижает потери в резонаторе.

По словам автора-корреспондента Юн Чжана, профессора физики Нанкинского университета, «Janus OPO в значительной степени снижает потери резонатора за счет конструкции изображения и повышает эффективность и чистоту выходного луча LG». Выходной режим LG имеет настраиваемую длину волны от 1,5 до 1,6 мкм, эффективность преобразования выше 15 процентов, управляемый топологический заряд до 4 и чистоту моды до 97 процентов. Чжан отмечает: «Эффективность OPO можно еще больше повысить за счет двойного пропускания света накачки, а диапазон длин волн выходного луча LG потенциально может расшириться до видимого и ультрафиолетового диапазона, предлагая мощный инструмент для изучения взаимодействия между LG и ультрафиолетом. лучи и материя для потенциальных применений, таких как получение изображений со сверхвысоким разрешением на основе микроскопии с истощением стимулированного излучения (STED) и точного измерения вращения».

По словам Дунчжао Вэя, доцента факультета физики Университета Сунь Ятсена и первого автора отчета: «Схема Janus OPO может быть расширена до вывода векторного луча и генерации запутанных фотонов LG, направления, которые будут играть важную роль. роль в таких областях, как спин-орбитальное взаимодействие атомных ансамблей, производство лазеров и квантовые источники с более высокой запутанностью».

Прочтите статью Д. Вэя и др. в открытом доступе Gold Open Access «Генерация высокоэффективных, высокочистых и широкополосных мод Лагерра-Гаусса с помощью оптического параметрического генератора Януса», Adv. Фотон. Нексус