一种高效方案--新型双面“Janus”光学参量振荡器

新的可能性解决方案为大容量光通信和从基本泵浦模式到首选参数模式的更有效演进铺平了道路。

拉盖尔-高斯（LG）模式是一种光波，在光子在空间中移动时携带光子的外部扭矩方面具有潜力。这种模式在许多领域——从光通信到超分辨率成像都有益处。这些和其他应用中的最新发展需要值得信赖的和颜色可调的LG模式激光源，这些激光源尚有很大应用。

光学参量振荡器（OPO）是一种可以产生波长可调激光束的设备，因此它已被用于识别颜色可调的LG激光源——通常以两种方式之一。

一种方法是在OPO外部的相位分量的帮助下将常规光束更改为LG光束，但这会使LG光束不那么纯净。另一种方法是利用高阶谐振器模式，以便它可以直接在源头创建LG光束，但这是一个持续的过程。

正如Advanced Photonics Nexus期刊所述，南京大学和中山大学的一个研究小组最近开发了一种双面“Janus”OPO方案，用于产生高效和高纯度的宽带LG模式以及可调拓扑电荷。

Janus谐振器包括两个腔镜，一个周期性极化的铌酸锂晶体，一个四分之一波板，一个法拉第旋转器和一个矢量涡旋波片。与早期仅依赖于相位和偏振的自再现的腔内模式转换方案不同，Janus OPO在谐振器中启动了一个额外的成像系统，以帮助自我反驳复杂的波前，从而显着增强了LG OPO的性能。

Janus腔模式有两种不同的模式，导致相交。谐振器前端可用的模式是类似高斯的模式，可以更好地匹配高斯泵浦光以实现高增益。

在输出端，腔模缓慢平稳地发展为标准LG模式，保证高纯度LG光束输出，有效降低衍射损耗。

相比之下，成像过程时强度分布的重建会主动开发高纯度LG模式，而不是被动模式滤波，从而进一步降低谐振器的损耗。、

输出LG模式由1.5 μm至1.6 μm的可调波长组成，转换效率高于15%，可控拓扑电荷高达4，模式纯度高达97%。

根据中山大学物理学院副教授、该报告的第一作者魏敦昭的说法，“Janus OPO的方案可以进一步扩展到矢量束输出和纠缠LG光子产生，这些方向将在原子系旋轨道相互作用、激光制造和高纠缠量子源等领域发挥重要作用。