基于300μm微片激光器生成涡旋空心光束的研究

王钇苏，钱壮林，张 恒，陈培锋，王 英，龚 磊

(华中科技大学 光学与电子信息学院，武汉 430074)

引 言

近年来，涡旋空心光束因其中心光强为零、具有相位奇点、具有自旋和轨道角动量等特点[1-2]，在光镊[3]、光通信[4]和超分辨显微成像[5]等领域中显现了广泛的应用潜力，从而在激光领域引起了广泛的关注。因此，探究涡旋空心光束的生成条件及其变化因素成为了研究热点。而其中涡旋空心光束的生成条件由于现有研究的局限性，存在许多不足，尤其是在短腔长、低增益的微片激光器中研究较少。本文中针对这一类设备中空心光束的生成条件进行进一步的研究。

目前产生涡旋空心光束的方法主要分为无源法和有源法两种。无源法包括几何光学法、光学全息法等外部光路调制方法[6-8]，这些方法转换效率不高，且输出光模式纯度低，这限制了其在实际情况中的应用。有源法通过调制抽运光或改变谐振腔结构，使目标激光横模增益系数增强或使其它模式损耗增强，从而只产生目标模式振荡，其效率和输出光模式纯度较无源法皆有较大提升。利用这一方法，国内外对如何利用环形光束抽运法产生涡旋空心光束这一技术方向已开展了大量研究。2001年，CHEN等人[9]利用特制的激光二极管(laser diode,LD)光纤耦合输出环形抽运光，使Nd∶YVO4端面抽运激光器实现了角向高阶拉盖尔-高斯光束输出。2012年，KIM等人[10]使用空心毛细管光纤对LD输出的光束整形得到环形抽运光。2017年，HE等人[11]利用环形聚焦透镜使Nd∶YAG微片激光器得到涡旋激光输出。……