通过增益失谐调节 高斯光可变为涡旋光

不久前，上海光源中心自由电子激光团队在X射线自由电子激光振荡器研究方面取得重要进展，在理论上提出了一种产生涡旋X 光的方法。研究表明，仅仅通过增益失谐的调节，X 射线自由电子激光振荡器的输出就可以从传统的高斯光变为涡旋光。相关成果以研究快报形式作为封面文章发表在美国光学学会权威期刊《光学》 上，中国科学院上海应用物理所博士研究生黄楠顺为论文第一作者，中国科学院上海高等研究院邓海啸研究员为论文通信作者。这是《光学》 发表的第一项X射线自由电子激光物理方面的研究工作。

涡旋光是一种特殊性质的光，其产生、调控和探测是光学领域的研究热点。涡旋光已经应用于很多领域，包括数据传输、操纵微观粒子运动和精密测量等。涡旋光的产生通常需要螺旋相位板或全息光栅等难以加工的光学器件，非常不易，尤其是X 射线涡旋光的产生是一个亟待解决的关键问题。自由电子激光是一种基于粒子加速器的先进光源，可以产生高亮度、短脉冲的X 射线，涡旋光与自由电子激光结合有望为光子科学提供新的机遇。目前，自由电子激光产生涡旋X 光的方案需要螺旋波荡器，并且要工作在调制激光的高次谐波上，同样不容易实现。

为了解决这个问题，研究人员提出了一种在X射线自由电子激光振荡器中产生全相干涡旋光的方法。该方法无需光学转换元件和螺旋波荡器，仅仅利用了增益失谐来控制高阶横向模式的增益，从而在传统X 射线自由电子激光振荡器中自然地产生涡旋光。……