基于环形聚焦透镜产生矢量涡旋光束的微片激光器的研究发表于《Applied Physics Express》

发布时间: 2017-04-24      访问次数: 11


418日,物理领域期刊《Applied Physics Express》刊发了本课题组题为“Direct generation of vector vortex beams with switchable radial and azimuthal polarizations in a monolithic Nd:YAG microchip laser”的文章。该文章是由2015级硕士研究生何宏森在董俊教授的指导下完成。论文中首次提出环形聚焦透镜的设计方案,用于对泵浦光进行整形;该研究在端面泵浦的固体激光器中首次实现了径向偏振和角向偏振可切换的矢量涡旋光束的直接输出,为激光加工和光学操纵等领域提供了一种新颖的小型化激光器。

激光的偏振和相位状态一直是激光研究领域的热点,其中矢量偏振光束和涡旋光束由于其广阔的应用前景也受到越来越多的关注。矢量偏振光束可以用于高分辨率成像,激光加工和光学操纵等领域;涡旋光束可以用于光学通讯,旋转检测和量子信息等领域。由于矢量涡旋光束同时具有矢量偏振光束和涡旋光束的性质,使得这种光束的应用更为灵活,同时也开辟了一些新的应用方向,例如光子自旋霍尔效应和紧聚焦效应。本论文首次提出环形聚焦透镜的设计方案,如图1所示。光束经过该透镜可以直接产生聚焦的环形光束,无需额外的透镜聚焦,而且光学转化效率要优于离轴光纤法。利用环形聚焦透镜产生空心光束泵浦的微片激光器可以直接产生矢量涡旋光束,通过调节泵浦功率即可实现出射激光的径向偏振和角向偏振状态的切换,并且在偏振状态变换过程中,出射激光的涡旋特性保持稳定。输出激光的偏振状态随泵浦功率的变化情况如图2所示。相比于以往需要在激光器谐振腔中插入额外的光学元件来调节输出激光的偏振状态,这种一体化的微片激光器具有腔内损耗小,调节方式简单和价格低廉等优势。


http://iopscience.iop.org/1882-0786/10/5/052701/downloadHRFigure/figure/AP170201fig01

1 a)环形聚焦透镜的原理;(b)光路图。


http://iopscience.iop.org/1882-0786/10/5/052701/downloadHRFigure/figure/AP170201fig01


2 a)输出激光的横向光强分布随泵浦功率的变化;(b)入射泵浦功率为5 W时输出激光的偏振状态;(c)入射泵浦功率为6 W时输出激光的偏振状态;(d)输出激光的偏振状态在入射泵浦功率从5 W增加到6 W时的变化情况。 


论文链接:

 http://iopscience.iop.org/article/10.7567/APEX.10.052701          


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