2021年5月13日，物理领域期刊《Annalen der Physik》刊发了本课题组题为“Manipulation of polarizations with crystalline orientation for an elliptically polarized passively Q-switched Raman laser” 的文章。该文章是由2018级硕士研究生安寅铭和2019级硕士研究生杨皓麟在董俊教授的指导下完成。本文通过控制a-切割YVO4晶体在椭圆偏振基频光长轴方向上的不同晶体取向和入射泵浦光功率，在Cr,Nd:YAG/YVO4自调Q拉曼激光器中获得了椭圆度和方位角可控的双波长拉曼激光输出。为研制椭圆偏振态可调控的高光束质量和高峰值功率被动调Q拉曼激光器提供了一种新的思路和实现方法，为高峰值功率拉曼激光器在实际应用中提供了诸多的灵活性。

        操控多波长激光的偏振态，尤其是操控椭圆偏振高峰值功率激光器输出激光的椭圆度和方位角，在生物医学，材料加工，分子操纵，微粒的光学对准和旋转，高次谐波产生，超连续谱，太赫兹波等领域都有着重要且广泛的应用。比如说，用椭圆偏振激光探测混浊的组织介质，从而分析手术切除的肿瘤组织和皮肤黑色素瘤；进行微小颗粒捕获、排列与微纳制造；对人体表皮进行太赫兹波偏振成像，从而定量测量人体的汗腺功能等。本文对双波长被动调Q拉曼激光器的椭圆偏振态的调控进行了研究。在Cr,Nd:YAG/YVO4自调Q拉曼激光器中，获得了高光束质量和高峰值功率的椭圆偏振1166/1176 nm双波长拉曼激光输出。通过旋转a-切割YVO4晶体，首次实现椭圆度和方位角可控的椭圆偏振拉曼激光输出。椭圆度随晶体的旋转角度呈正弦平方调制变化，而方位角与晶体的旋转方向和速度相同。在相同的旋转角度下，椭圆偏振拉曼光的椭圆度随入射泵浦功率的增加而增加。双波长拉曼激光的平均输出功率、脉冲能量和峰值功率随a-切割YVO4晶体的旋转呈现正弦调制变化。

图1：a-切割YVO4晶体在不同的入射泵浦功率（a:P_in=3 W，b:P_in=4.5 W）下的一些典型旋转角度的输出拉曼激光经过线偏振片后的输出功率强度；c、d：分别对应于a和b，重建了a-切割YVO4晶体在不同旋转角度下的椭圆偏振拉曼激光的偏振轨迹

图2：a、b分别为不同入射泵浦功率（a:P_in=3 W，b:P_in=4.5 W）下，实验产生的椭圆偏振拉曼激光的方位角Φ和椭圆度ε随a-切割YVO4晶体的旋转角度的变化；实线为拟合曲线

图3：a：研究中所使用的a-切割YVO4晶体的（001）面晶体取向；b：Cr,Nd:YAG/YVO4自调Q拉曼激光器在a-切割YVO4晶体a-轴与椭圆偏振基频激光长轴不同旋转角度下的椭圆偏振态

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.202100068