Pred kratkim sta ekipa profesorjev LV Zhiwei in Bai Zhenxu z univerze Hebei tehnologije v sodelovanju s profesorjem Richardom Mildrenom z univerze Macquarie v Avstraliji in profesorjem Takashige Omatsu z univerze Chiba na Japonskem uspešno dosegla neposredno proizvodnjo luči Ramana Vortexa z velikim razširitvijo valovnih dolžin. Ta prelomni rezultat raziskav je bil nedavno objavljen kot naslovni članek v avtoritativni reviji ACS Photonics na področju optike.
Diamant s širokim spektralnim območjem prenosa in odličnimi termofizičnimi lastnostmi kaže edinstvene prednosti in velik potencial pri širjenju valovne dolžine vrtinčne svetlobe. Ekipa je inovativno združila preprosto in učinkovito metodo generacije intrakavitalne vrtinčeve svetlobe-črpanje zunaj osi, s tradicionalnim zunanjo votlino z dvojno mirorskim diamantnim oscilatorjem, ki je bil z uporabo 1 μm laser kot vir svetlobe črpalke. By precisely controlling the off-axis angle of the resonant cavity output mirror, 1.2 μm and 1.5 μm Raman laser outputs were obtained in the first-order and second-order diamond Raman oscillators, respectively, and high-quality beam control of the Gaussian base mode, Hermite-Gaussian (HG) mode, and Laguerre-Gaussian (LG) mode was successfully dosežen.
Raman vrtinec prvega reda
V eksperimentu Diamond Raman za pretvorbo prvega reda je raziskovalna skupina uporabila izhodno ogledalo s prepustnostjo manj kot 0. Z natančnim nadzorom vrtenja kota izhodnega ogledala v različnih smereh so uspešno dobili 1,2 μm laserskega izhoda v več načinih, kot je prikazano na sliki 1 (a). Med njimi, ko je resonančna votlina v kolimiranem stanju, laserski izhod predstavlja Gaussov osnovni način; Ko izhodno zrcalo zasuka osi v horizontalni in navpični ravnini smeri, se ustvarijo izhodi načina HG1, {{1 {11}}}} in hg0,1; Ko se izhodno zrcalo vrti vzdolž diagonalne smeri 45 stopinj, dobimo izhod LG načina s porazdelitvijo votle intenzivnosti. Poleg tega je z interferometrično merjenjem žarka LG načina (kot je prikazano na sliki 2 (b)), potrjeno, da ima spiralno fazno porazdelitev, kar kaže, da gre za vrtinčni žarek. Ustrezne spektralne značilnosti so prikazane na sliki 2 (c). Pri največji moči črpalke je poskus dosegel 65,5 W iz Gaussovega načina laserskega izhoda in 42,2 W iz izhoda načina LG, z ustrezno učinkovitostjo pretvorbe 23,8% oziroma 15,3%.
Slika 1. Rezultati svetlobe Ramana v vrtincu prvega reda: (a) Izhodni način prvega reda pri različnih kotih izhodnega ogledala (b) LG način motenj (c) Izhodni spekter prvega reda Stokes
Raman vrtinčni žarek drugega reda
Za nadaljnjo razširitev delovnega območja valovne dolžine Raman Vortex Light je raziskovalna skupina uporabila enako metodo nadzora zunaj osi v diamondnem oscilatorju drugega reda in uspešno pridobila 1,5 μm laserskega izhoda v različnih načinih. Eksperimentalni rezultati so prikazani v
Slika 2. Pri največji moči črpalke je bilo doseženo 119,4 W iz izhoda Gaussovega načina in 22,2 W iz izhodnega izhoda drugega reda drugega reda, kar je še naprej preverjanje učinkovitosti in razširljivosti te metode pri pretvorbi Ramana z visokim redom.
Slika 2. Rezultati svetlobe drugega reda Ramana Vortexa: (a) Izhodni način drugega reda pod različnimi koti izhodnega ogledala (b) izhodni spekter drugega reda in ustrezni rezultati motenj LG mode
Povzetek in obeti
Kot nova vrsta optičnega kristala z odličnimi zmogljivostmi je Diamond deležen široke pozornosti in v zadnjih letih dosegel hiter razvoj zaradi širokega spektralnega prenosa in odličnih toplotnih lastnosti. Ekipa Univerze Hebei Technology je inovativno združila preprosto metodo črpanja zunaj osi s tradicionalnim Oscilatorjem z zunanjo votlino Ramana in prvič realizirala neposredni izhod 1,2 μm in 1,5 μm diamantne vrtinčeve luči v prvem redu in kaskadne diamantne oscilatorje Ramana. Ta raziskava ne samo kaže na edinstvene prednosti diamanta pri razširitvi valovne dolžine vrtinčne svetlobe, ampak tudi še širi meje aplikacije diamantne laserske tehnologije, ki zagotavljajo nove ideje in tehnično podporo za učinkovito ustvarjanje vrtinčne svetlobe z večjo močjo.
