因为具有规律分布的多相位奇点和轨道角动量分布，涡旋阵列激光是结构光场产生和控制这一研究领域的重要课题之一。
2023年1月31日，课题组在Wiley旗下期刊《Advanced Photonics Research》上发表了题为“Broadband 2D n×n Vortex Arrays Generated from an Efficient Petal-Like Raman Laser with an Astigmatic Mode Convertor”的文章，2020级博士研究生缪宇杰为第一作者，2019级硕士研究生张霖和已毕业博士生陈迪萌参与研究，研究工作在董俊教授的指导下完成。在上一论文工作的基础上https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/andp.202100476，实验中通过减小泵浦光焦斑半径和将焦点位置靠近激光晶体，优化了环形光泵浦的Yb:YAG/YVO4拉曼微片激光器产生宽带高阶瓣状LG模式激光的光学转化效率，并一次为基础通过柱透镜组组成的模式转换器成功将高阶瓣状LG模式激光转化为宽带拉曼涡旋阵列方阵。实验提供了通过受激拉曼散射产生具有特殊波长和宽带光谱特征的涡旋阵列的一种可行方案，这种二维n×n涡旋阵列在微粒操控、微加工和大容量光通信领域有极好的应用前景。
本论文使用的实验装置示意图如图1所示。其中柱透镜对的模式转化效率高达90%。输出激光模式的角向系数随着入射泵浦功率的提高而递增式增加，得到的模式阶数从2阶至9阶，如图2所示。通过模式转换得到的二维n×n涡旋阵列如图3所示，包含了n = 2,3,4,5四类涡旋阵列。输出激光光谱随入射泵浦功率提高从1050 nm基频激光过渡至中心波长为1076 nm的拉曼激光，最大拉曼光谱宽度为16.2 nm，对应于二维5×5涡旋阵列。5×5涡旋拉曼涡旋阵列的输出激光功率达到693 mW，光光转化效率为9.5%。
图1：瓣状LG0,n模式拉曼微片激光器以及n×n涡旋阵列的模式转换
图2：实验得到的瓣状LG0,n模式拉曼激光
图3：实验得到的二维n×n拉曼涡旋阵列，n = 2,3,4,5
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adpr.202200293
