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上海光机所矢量漩涡光束激光器研究取得突破

本文摘要:中国科学院上海光学精密机械研究所信息光电实验室研究员李建郎课题组在新型液体激光器研究中,同时构建了具备矢量偏振和螺旋振幅的激光光束输入。 矢量、涡旋光束是在光束横截面内同时具备非均匀分布偏振态和螺旋位互为结构的新型激光光束。与其他激光光束比起,矢量光束可被低数值透镜探讨更加小的尺寸,并且在焦点处可构成极强的横向电场或者横向磁场,因此在粒子捕捉、生物光双带、高分辨率显微镜技术、带电粒子加快以及高精度材料加工等领域有十分最重要的应用于。

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中国科学院上海光学精密机械研究所信息光电实验室研究员李建郎课题组在新型液体激光器研究中,同时构建了具备矢量偏振和螺旋振幅的激光光束输入。  矢量、涡旋光束是在光束横截面内同时具备非均匀分布偏振态和螺旋位互为结构的新型激光光束。与其他激光光束比起,矢量光束可被低数值透镜探讨更加小的尺寸,并且在焦点处可构成极强的横向电场或者横向磁场,因此在粒子捕捉、生物光双带、高分辨率显微镜技术、带电粒子加快以及高精度材料加工等领域有十分最重要的应用于。

而涡旋光束则由于具备螺旋位互为,该光束中的光子具有轨道角动量,并可将轨道角动量传送给正处于光场中的微粒(分子、原子、电子和等离子体等)上从而造成其沿圆周轨道运动。通过各种方式分别产生矢量光束和螺旋振幅光束仍然是激光光学研究领域的热点之一,但利用激光器必要输入同时具备矢量偏振和螺旋振幅的激光束仍未闻报导。  李建郎课题组在研究中,首先利用细芯径、大数值孔径的多模光纤,通过离焦耦合将激光二极管输入的808纳米多横模激光光束切换为空心光束,然后利用该空心光束从端面泵浦一个微片激光器。该激光器仅有由一块掺入钕离子的钇铝石榴石(Nd:YAG)激光晶体和一个平面输入镜构成,在没使用任何其他腔内元件的情况下,取得了径向偏振和螺旋振幅的倒数激光输入。

在此基础上,通过在激光器腔内放入一块可饱和吸取晶体,构建了径向偏振和螺旋振幅的脉冲输入;并且该激光器在高功率运转时,通过触摸屏激光腔镜,激光器的脉冲输入可转化成为切向偏振,同时光束的螺旋振幅特性维持恒定。  这种基于空心光束泵浦的微片激光器结构非常简单,需要任何便宜元件,同时构建了对输入激光束的偏振态(矢量偏振)和位互为(螺旋振幅)的掌控。

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这也是首次在激光器中必要输入同时具备矢量偏振和螺旋振幅的激光光束。基于该项研究的激光器技术可更进一步扩展应用于激光核聚变的点火装置。  该研究获得国家自然科学基金反对。

  图1.可以输入矢量涡旋光束的非常简单液体激光器  图2.。


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