多维双通道涡旋光束发生器

光学涡旋是一种螺旋相前锋和圆环形强度分布的，可以在很多领域得到应用的一种技术，其应用范围从显微学到光学通信。对于光学涡旋的应用来说，可以用猛增来形容。因此，如何使用更好的办法来产生光学涡旋就提上了日程。活跃的、直接的从激光谐振腔中产生光学涡旋被认为是一种最佳的办法。对于光学涡旋在量子光学和超高分辨率影像学中的应用，一种可以在较宽光谱范围内产生光学涡旋的激光源是至关重要的的。

光束发生器

光学参量振荡器（OPO) 可以实现在较宽的光谱范围内产生可定制的光，其范围可以从UV到红外。在所有的光学参量振荡器中，这些可以直接从飞秒光纤激光中进行泵浦的光源可以提供令人敬畏的表现效果的可调制的超快脉冲：高重复频率、高输出功率、宽的光谱覆盖范围。正如其所输出的那样，飞秒光学参量振荡器成为产生可调制光学涡旋的最佳办法。

双光束、双通道的光学参量振荡器

来自天津大学超快激光实验室的胡明列团队研究发现：单通道光束涡旋束发生器可以产生数据传输容量和捕获能力 ，以获得可调制的太赫兹辐射。双通道的发生器可以具备这种能力，额外加上可以产生两种不同类型的光束，从而可以在较宽的范围内得到应用。两个互不相干的光源 ，一个是高斯光束，一个是涡旋光束，则会打破瑞利衍射极限。这一特点可以在高分辨影像领域中得到应用。因此，双通道涡旋光束发生器是我们最期望得到的。

双通道，双光束模式光学参量振荡器实验装置示意图

胡明列及其团队人员最近发展构造了一种双通道、双泵浦的光学参量振荡器，用以实现提供双波长、双光学模式，在电信波段可调制的波段。这一相关的研究成果发表在期刊《Advanced Photonics》上。

他们通过激励两个相邻周期的周期性极化铌酸锂晶体在掺镱（Yb）光纤激光器装置中获得了双波长的操作。这一结构确保了两个独立可调制对信号能够与泵浦和振荡同时同步。

光学参量振荡器腔结构可以分为两个通道：一个用于产生高斯光束，另外一个用于产生形形色 色的涡旋光束。胡明列解释说：具有不同顺序的涡旋光束可以通过替换Q-波片来实现，该波片足够薄以至于任何引入的弥散物都可以忽略不计。结果光学参量振荡器 就会产生两个可调制的信号，信号范围分别为1520–1613 nm 和1490–1549 nm。

实验时产生的光束的形状

胡明列及其团队提出的这一办法具有方法简单、经济实用的特点的腔设计，可以提供非常方便的途径来实现产生双光束模式的光学涡旋。他们同时期待着这 一办法可以为超高分辨图像、非线性光学、多维量子纠缠等诸多领域的应用提供一个平台。

原文来源：https://phys.org/news/2020-08-multidimensional-dual-channel-vortex.html