Di recente, il team dei professori LV Zhiwei e Bai Zhenxu dell'Università di Tecnologia di Hebei, in collaborazione con il professor Richard Mildren dell'Università di Macquarie in Australia e il professor Takashige Omatsu dell'Università di Chiba in Giappone, ha raggiunto con successo il risultato diretto di Raman vortex Light con una grande estensione in lunghezza d'onda in un diamante Raman zillator. Questo risultato di ricerca innovativo è stato recentemente pubblicato come articolo di copertina sulla rivista autorevole ACS Photonics nel campo dell'ottica.
Diamond, con la sua ampia gamma di trasmissione spettrale e eccellenti proprietà termofisiche, mostra vantaggi unici e un grande potenziale nell'espansione della lunghezza d'onda della luce del vortice. Il team ha combinato innovativamente il metodo di generazione della luce del vortice semplice ed efficiente per intracavità-pompaggio off-asse, con il tradizionale cavità esterna a doppio mirror a onda stabile a onda Raman oscillatore Raman, utilizzando laser da 1 μm come sorgente di luce della pompa. Controllando con precisione l'angolo off-asse dello specchio di uscita della cavità di risonanza, sono state ottenute uscite laser Raman 1,2 μm e 1,5 μm nel raman, in modalità di successo del raman del primo ordine e del raman, e della modalità Laguerica (HG) di alta qualità, e della modalità Laguerne-Gauss-Gausse.
Raggio di vortice di primo ordine
Nell'esperimento di conversione Raman di Diamond del primo ordine, il team di ricerca ha utilizzato uno specchio di uscita con una trasmittanza inferiore a 0. 5% alla lunghezza d'onda di Raman del primo ordine e ha costruito una struttura di cavità di risonanza quasi calcida. Controllando con precisione l'angolo di rotazione dello specchio di uscita in diverse direzioni, hanno ottenuto con successo l'uscita laser da 1,2 μm in più modalità, come mostrato nella Figura 1 (a). Tra questi, quando la cavità risonante si trova in uno stato collimato, l'output laser presenta una modalità base gaussiana; Quando lo specchio di output ruota di off-asse nelle direzioni del piano orizzontale e verticale, vengono generate Hg1, {{1 0}} e Hg0,1; Quando lo specchio di uscita ruota lungo una direzione diagonale di 45 gradi, si ottiene un'uscita in modalità LG con una distribuzione di intensità vuota. Inoltre, mediante misurazione interferometrica del raggio di modalità LG (come mostrato nella Figura 2 (b)), si conferma che ha una distribuzione della fase a spirale, indicando che si tratta di un raggio di vortice. Le corrispondenti caratteristiche spettrali sono mostrate nella Figura 2 (c). Alla massima potenza della pompa, l'esperimento ha raggiunto 65,5 W di uscita laser in modalità gaussiana e 42,2 W di uscita in modalità LG, con corrispondenti efficienze di conversione del 23,8% e del 15,3%, rispettivamente.
Figura 1. Risultati della luce del vortice Raman di primo ordine: (a) Modalità di uscita di STOKES di primo ordine a diversi angoli di offerta del mirror di uscita (b) Risultato di interferenza della modalità LG (C) Spectrum di uscita di First Ordine
Raggio di vortice di secondo ordine
Al fine di espandere ulteriormente la gamma di lunghezze d'onda di lavoro della luce del vortice Raman, il team di ricerca ha utilizzato lo stesso metodo di controllo fuori asse nell'ospillatore Raman di diamanti di secondo ordine e ha ottenuto con successo l'uscita laser da 1,5 μm in diverse modalità. I risultati sperimentali sono mostrati in
Figura 2. Alla massima potenza della pompa, sono stati raggiunti 119,4 W di uscita in modalità gaussiana e 22,2 W di uscita di Shokes in modalità LG LG di secondo ordine, verificando ulteriormente l'efficacia e la scalabilità di questo metodo nella conversione Raman di alto ordine.
Figura 2. Risultati della luce del vortice Raman di secondo ordine: (a) Modalità di uscita di Shokes di secondo ordine a diversi angoli di offsis specchio di uscita (B) Spectrum di uscita di Shokes Second Ordes e corrispondenti risultati della modalità LG Risultati di interferenza LG
Riepilogo e prospettiva
Come nuovo tipo di cristallo ottico con prestazioni eccellenti, Diamond ha ricevuto un'attenzione diffusa e ha raggiunto un rapido sviluppo negli ultimi anni a causa della sua ampia gamma di trasmissione spettrale e delle eccellenti proprietà termiche. Il team dell'Università di Hebei della tecnologia ha combinato innovatamente un semplice metodo di pompaggio fuori asse con un tradizionale oscillatore Raman a diamante di cavità esterno, e per la prima volta ha realizzato la produzione diretta di 1,2 μm e 1,5 μm di luce vortice di diamante negli oscillatori del primo ordine e a cascata Raman. Questa ricerca non solo dimostra i vantaggi unici di Diamond nell'estensione della lunghezza d'onda della luce del vortice, ma amplia ulteriormente i confini dell'applicazione della tecnologia laser a diamante, fornendo nuove idee e supporto tecnico per la generazione efficiente di luce vortice a lunghezza d'onda ad alta potenza.
