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Nov 10, 2023

色の生成

Evoluzione efficiente dalla modalità pompa base alla modalità pompa

基本ポンプモードから目的のパラメトリックモードへの効率的な進化により、大容量光通信などの新たな可能性が開かれます。

SPIE--国際光学およびフォトニクス学会

画像: Janus 光パラメトリック発振器の図。もっと見る

クレジット: Wei et al.、doi 10.1117/1.APN.2.3.036007。

ラゲール ガウス (LG) モードは、空間を移動する光子の外部トルクを伝えることができる光波の一種です。 光通信から超解像イメージングまで、さまざまな分野で役立ちます。 これらおよびその他のアプリケーションの高度な開発には、信頼性が高く色調整可能な LG モード レーザー光源が必要ですが、これはまだ存在していません。

光パラメトリック発振器 (OPO) は、波長調整可能なレーザー ビームを生成できるデバイスであるため、色調整可能な LG レーザー光源を実現するために、一般に 2 つの方法のいずれかで使用されてきました。 1 つの方法は、OPO の外側の位相成分を使用して通常のビームを LG ビームに変更することですが、これにより LG ビームの純度が低くなります。 もう 1 つの方法は、高次共振器モードを利用してソースで LG を直接作成できるようにすることですが、これは現在進行中です。

Advanced Photonics Nexusで報告されているように、南京大学と中山大学のチームは最近、調整可能なトポロジー電荷を備えた高効率、高純度のブロードバンドLGモードを生成するための両面「ヤヌス」OPOスキームを開発しました。 ヤヌス共振器は、2 つの空洞ミラー、周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶、ファラデー回転子、1/4 波長板、およびベクトル渦波長板で構成されています。 位相と偏光の自己再生のみに基づく以前のキャビティ内モード変換スキームとは異なり、Janus OPO は共振器に追加のイメージング システムを導入して、複雑な波面の自己再生を支援し、LG OPO の性能を大幅に向上させます。

ヤヌス空洞モードは、交差する 2 つの異なるモードで構成されます。 共振器のフロントエンドのモードはガウス状のパターンであり、ガウスポンプ光とよりよく一致して高利得を得ることができます。 出力端では、キャビティモードが徐々にスムーズに標準の LG モードに変化し、高純度の LG ビーム出力が保証され、回折損失が効果的に低減されます。 一方、イメージングプロセス中の強度分布の再構成により、受動的なモードフィルタリングではなく、高純度の LG モードが能動的に形成され、共振器損失がさらに低減されます。

責任著者である南京大学物理学教授のYong Zhang氏は、「Janus OPOはイメージング設計を通じて共振器の損失を大幅に削減し、出力LGビームの効率と純度を向上させている」と述べている。 出力 LG モードの波長は 1.5 μm ～ 1.6 μm で調整可能で、15 パーセントを超える変換効率、最大 4 まで制御可能なトポロジカルチャージ、および 97 パーセントもの高いモード純度を備えています。 Zhang氏は、「ポンプ光を二重通過させることでOPOの効率をさらに向上させることができ、出力LGビームの波長帯域は可視光線と紫外光まで拡大する可能性があり、LG間の相互作用を調査するための強力なツールを提供する」と述べている。ビームと物質、誘導放出破壊 (STED) 顕微鏡法や正確な回転センシングに基づく超解像度イメージングなどの潜在的なアプリケーションに使用されます。」

中山大学物理学部准教授で報告書の筆頭著者であるDunzhao Wei氏によると、「Janus OPOのスキームは、ベクトルビーム出力ともつれLG光子の生成にさらに拡張でき、これらの方向性が重要な役割を果たします」原子集合体スピン軌道相互作用、レーザー製造、高次量子もつれ量子源などの分野での役割を担っています。」

D. Wei らによるゴールド オープン アクセスの記事「ヤヌス光パラメトリック発振器からの高効率、高純度、広帯域ラゲール ガウス モードの生成」、Adv. 光子。 ネクサス2(3) 036007 (2023)、doi 10.1117/1.APN.2.3.036007。

アドバンストフォトニクスネクサス

ヤヌス光パラメトリック発振器による高効率、高純度、広帯域のラゲール・ガウスモードの生成

2023 年 4 月 21 日

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