Multidimensionel, to-kanals hvirvelstrålegenerator

Optiske hvirvler, kendetegnet ved en spiralformet fasefront og doughnut-formet intensitetsfordeling, bidrage til en bred vifte af applikationer, fra mikroskopi til optisk kommunikation. Og applikationer til optiske hvirvler vokser. Så, hvad er den bedste måde at generere optiske hvirvler på? Aktiv, direkte emission fra et laserhulrum betragtes som en af ​​de bedste tilgange. Til applikationer inden for kvanteoptik og superopløsningsbilleddannelse, en laserkilde, der er i stand til at generere hvirvler over et bredt spektralområde, er afgørende.

Optiske parametriske oscillatorer (OPO'er) kan generere bredbåndsindstillelig stråling fra UV til infrarød. Blandt OPO'er, dem, der pumpes fra femtosekund fiberlasere, giver afstembare ultrahurtige pulser med formidabel ydeevne:høj gentagelseshastighed, høj udgangseffekt, og bred bølgelængdedækning. Det viser sig, femtosecond OPO'er er også den bedste måde at generere bølgelængde-tunerbare optiske hvirvler.

Dual-beam-mode OPO, to kanaler

Minglie Hu fra Ultrafast Laser Laboratory ved Tianjin University bemærker, at mens en enkelt-kanals hvirvelstrålegenerator kan tilbyde datatransmissionskapacitet og fangstevne for at opnå afstembar terahertz-stråling, to-kanals generatorer har den evne, plus fordelen ved at generere to forskellige typer bjælker til en bredere vifte af applikationer. "To indbyrdes usammenhængende kilder med en Gauss-stråle og en hvirvelstråle kunne bryde Rayleigh-diffraktionsgrænsen, som kan anvendes til super-opløsning billeddannelse, så en to-kanals hvirvelstrålegenerator er mest ønskelig, " siger Hu.

Hu og hans team udviklede for nylig en to-kanal, dobbeltpumpet OPO-konfiguration, der er i stand til at give dobbelt bølgelængde, dual-beam-tilstande, der kan indstilles på tværs af telekommunikationsbåndet. Relaterede forskningsresultater rapporteres i Avanceret fotonik .

De opnår dobbeltbølgelængdedrift ved at stimulere to tilstødende perioder af en periodisk polet lithiumniobatkrystal i en ytterbium-doteret fiberlaseropsætning. Strukturen sikrer, at to uafhængigt indstillelige par signaler kan synkroniseres med pumpen og oscillere samtidigt.

OPO-kavitetskonfigurationen kan opdeles i to kanaler:en til generering af gaussiske stråler og den anden til generering af en række hvirvelstråler. Hu forklarer, "Hvirvelbjælker med forskellige rækkefølger skabes ved at udskifte q-pladen." Hu bemærker, at q-pladen er tilstrækkelig tynd, så enhver indført dispersion er ubetydelig. Den resulterende OPO genererer to signaler, der kan indstilles over 1520-1613 nm og 1490-1549 nm, henholdsvis.

Hu og hans team håber, at den foreslåede metode med sin enkle, Økonomisk hulrumsdesign vil tilbyde en bekvem måde at generere optiske hvirvler i dual-beam-mode. De forventer, at det kan give en platform for super-opløsning billeddannelse, ikke-lineær optik, multidimensionel kvantesammenfiltring, og mere.