光學(xué)渦旋是一種螺旋相前鋒和圓環(huán)形強(qiáng)度分布的，可以在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用的一種技術(shù)，其應(yīng)用范圍從顯微學(xué)到光學(xué)通信。對(duì)于光學(xué)渦旋的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可以用猛增來(lái)形容。因此，如何使用更好的辦法來(lái)產(chǎn)生光學(xué)渦旋就提上了日程�；钴S的、直接的從激光諧振腔中產(chǎn)生光學(xué)渦旋被認(rèn)為是一種最佳的辦法。對(duì)于光學(xué)渦旋在量子光學(xué)和超高分辨率影像學(xué)中的應(yīng)用，一種可以在較寬光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)渦旋的激光源是至關(guān)重要的的。

光束發(fā)生器

光學(xué)參量振蕩器（OPO) 可以實(shí)現(xiàn)在較寬的光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生可定制的光，其范圍可以從UV到紅外。在所有的光學(xué)參量振蕩器中，這些可以直接從飛秒光纖激光中進(jìn)行泵浦的光源可以提供令人敬畏的表現(xiàn)效果的可調(diào)制的超快脈沖：高重復(fù)頻率、高輸出功率、寬的光譜覆蓋范圍。正如其所輸出的那樣，飛秒光學(xué)參量振蕩器成為產(chǎn)生可調(diào)制光學(xué)渦旋的最佳辦法。

雙光束、雙通道的光學(xué)參量振蕩器

來(lái)自天津大學(xué)超快激光實(shí)驗(yàn)室的胡明列團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)瓮ǖ拦馐鴾u旋束發(fā)生器可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸容量和捕獲能力 ，以獲得可調(diào)制的太赫茲輻射。雙通道的發(fā)生器可以具備這種能力，額外加上可以產(chǎn)生兩種不同類型的光束，從而可以在較寬的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。兩個(gè)互不相干的光源 ，一個(gè)是高斯光束，一個(gè)是渦旋光束，則會(huì)打破瑞利衍射極限。這一特點(diǎn)可以在高分辨影像領(lǐng)域中得到應(yīng)用。因此，雙通道渦旋光束發(fā)生器是我們最期望得到的。

雙通道，雙光束模式光學(xué)參量振蕩器實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

胡明列及其團(tuán)隊(duì)人員最近發(fā)展構(gòu)造了一種雙通道、雙泵浦的光學(xué)參量振蕩器，用以實(shí)現(xiàn)提供雙波長(zhǎng)、雙光學(xué)模式，在電信波段可調(diào)制的波段。這一相關(guān)的研究成果發(fā)表在期刊《Advanced Photonics》上。

他們通過(guò)激勵(lì)兩個(gè)相鄰周期的周期性極化鈮酸鋰晶體在摻鐿（Yb）光纖激光器裝置中獲得了雙波長(zhǎng)的操作。這一結(jié)構(gòu)確保了兩個(gè)獨(dú)立可調(diào)制對(duì)信號(hào)能夠與泵浦和振蕩同時(shí)同步。

光學(xué)參量振蕩器腔結(jié)構(gòu)可以分為兩個(gè)通道：一個(gè)用于產(chǎn)生高斯光束，另外一個(gè)用于產(chǎn)生形形色 色的渦旋光束。胡明列解釋說(shuō)：具有不同順序的渦旋光束可以通過(guò)替換Q-波片來(lái)實(shí)現(xiàn)，該波片足夠薄以至于任何引入的彌散物都可以忽略不計(jì)。結(jié)果光學(xué)參量振蕩器 就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)可調(diào)制的信號(hào)，信號(hào)范圍分別為1520–1613 nm 和1490–1549 nm。

實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的光束的形狀

胡明列及其團(tuán)隊(duì)提出的這一辦法具有方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)的腔設(shè)計(jì)，可以提供非常方便的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生雙光束模式的光學(xué)渦旋。他們同時(shí)期待著這 一辦法可以為超高分辨圖像、非線性光學(xué)、多維量子糾纏等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用提供一個(gè)平臺(tái)。

原文來(lái)源：https://phys.org/news/2020-08-multidimensional-dual-channel-vortex.html