Recientemente, el equipo de profesores LV Zhiwei y Bai Zhenxu de la Universidad Tecnológica de Hebei, en colaboración con el profesor Richard Mietren de la Universidad de Macquarie en Australia y el profesor Takashige Omatsu de la Universidad Chiba en Japón en Japón, logró con éxito la producción directa de la luz de vórtice Raman con una gran extensión de longitud de óseo en un oscilador de raman damond raman. Este innovador resultado de la investigación se publicó recientemente como un artículo de portada en la revista autoritaria ACS Photonics en el campo de la óptica.
Diamond, con su amplio rango de transmisión espectral y excelentes propiedades termofísicas, muestra ventajas únicas y un gran potencial para expandir la longitud de onda de la luz de vórtice. El equipo combinó de manera innovadora el método de generación de luz de vórtice de vórtice intracavidad simple y eficiente: bombeo fuera del eje, con el oscilador tradicional de diamantes de diamante de ondas estacionadas de doble espejo de cavidad externa, utilizando láser de 1 μm como fuente de luz de la bomba. Al controlar con precisión el ángulo fuera del eje del espejo de salida de cavidad resonante, se obtuvieron 1,2 μm y 1,5 μm de salidas láser Raman en el primer orden y los osciladores de Raman de diamante de primer orden, respectivamente, y el control de haz de alta calidad del modo base Gaussianos, el modo Hermit-gaussian (HG), y el modo de haz de alta calidad (LGEDELTO LGOUSHIVE.
Rayo de vórtice Raman de primer orden
En el experimento de conversión de Raman de Diamond Raman de primer orden, el equipo de investigación utilizó un espejo de salida con una transmitancia de menos de 0. 5% en la longitud de onda Raman de primer orden y construyó una estructura de cavidad resonante cuasi y concéntrica. Al controlar con precisión el ángulo de rotación del espejo de salida en diferentes direcciones, obtuvieron con éxito la salida láser de 1,2 μm en múltiples modos como se muestra en la Figura 1 (a). Entre ellos, cuando la cavidad resonante está en un estado colimado, la salida láser presenta un modo base gaussiano; Cuando el espejo de salida gira fuera del eje en las direcciones del plano horizontal y vertical, Hg1, {{1 0}} y las salidas de modo HG0,1 se generan; Cuando el espejo de salida gira a lo largo de una dirección diagonal de 45 grados, se obtiene una salida de modo LG con una distribución de intensidad hueca. Además, mediante la medición interferométrica del haz de modo LG (como se muestra en la Figura 2 (b)), se confirma que tiene una distribución de fase espiral, lo que indica que es un haz de vórtice. Las características espectrales correspondientes se muestran en la Figura 2 (c). En la potencia máxima de la bomba, el experimento logró 65.5 W de salida láser de modo gaussiano y 42.2 W de salida del modo LG, con eficiencias de conversión correspondientes de 23.8% y 15.3%, respectivamente.
Figura 1. Resultados de la luz de vórtice Raman de primer orden: (a) Modo de salida de Stokes de primer orden en diferentes ángulos de eje de salida de salida (B) Resultado de interferencia de modo LG (c) Spectum de salida STOKES de primer orden
Rayo de vórtice Raman de segundo orden
Para expandir aún más el rango de longitud de onda de trabajo de Raman Vortex Light, el equipo de investigación utilizó el mismo método de control fuera del eje en el oscilador de Diamond Raman de segundo orden y obtuvo con éxito la salida de láser de 1,5 μm en diferentes modos. Los resultados experimentales se muestran en
Figura 2. En la potencia máxima de la bomba, se lograron 119.4 W de salida de modo gaussiano y 22.2 W de salida de Stokes de segundo orden LG, verificando aún más la efectividad y escalabilidad de este método en la conversión de Raman de alto orden.
Figura 2. Resultados de la luz de vórtice Raman de segundo orden: (a) Modo de salida de Stokes de segundo orden en diferentes ángulos de salida de eje de salida (B) Spectrum de salida Stokes de segundo orden y resultados de interferencia de modo LG correspondientes
Resumen y perspectiva
Como un nuevo tipo de cristal óptico con excelente rendimiento, Diamond ha recibido una atención generalizada y ha logrado un desarrollo rápido en los últimos años debido a su amplio rango de transmisión espectral y excelentes propiedades térmicas. El equipo de la Universidad Tecnológica de Hebei combinó innovadoramente un método simple de bombeo fuera del eje con un oscilador de diamantes de diamante de cavidad externa tradicional, y por primera vez se dio cuenta de la salida directa de luz de vórtice de diamantes de 1.2 μm y 1.5 μm en los osciladores ramanos de primer orden y diamantes cascade. Esta investigación no solo demuestra las ventajas únicas del diamante para extender la longitud de onda de la luz de vórtice, sino que también amplía aún más los límites de aplicación de la tecnología láser de diamantes, proporcionando nuevas ideas y soporte técnico para la generación eficiente de luz de vórtice de alta potencia y longitud de onda.
