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我院研究生马志远在Optics & Laser Technology发表高阶庞加莱光束产生研究成果

发布时间:2022-08-14动态浏览次数:130

应用光学研究中心在高阶庞加莱光束产生方面取得研究成果

近日,千赢国际官网qy88vip应用光学研究中心胡友友副教授团队在激光技术及光场调控方面取得研究进展,在国际知名光学期刊《Optics and Laser Technology(中科院物理与天体物理大类2区,影响因子:4.939)上发表研究论文Generation of arbitrary higher-order Poincaré sphere beam from a ring fiber laser with cascaded Q-plates》,论文第一作者为2020级硕士研究生马志远,通信作者为胡友友副教授,江苏科技大学为第一通讯单位。

高阶庞加莱光束在其横截面内具有相位奇点和复杂的空间偏振分布,如图1所示。高阶庞加莱球的两极点为拓扑荷数相反的左旋和右旋圆偏振涡旋光束,其不同拓扑荷数互相正交及暗中空的光场分布,使其广泛应用于激光加工、自由空间光通信等领域。高阶庞加莱球的赤道为圆柱矢量光束,目前已被广泛应用于超高分辨率光学显微、激光加工、光镊、光针等领域。而高阶庞加莱球赤道和两极之间的椭圆偏振矢量光束已被证实对界面附件量子发射的可视化具有重要意义。

1高阶庞加莱球与对应的HOPS光束

2 腔内模式转换过程

针对腔内直接产生高阶庞加莱光束,该论文提出了一种高阶庞加莱光束光纤激光器,在环形腔内插入两个涡旋半波片实现腔内模式转换,其模式转换过程如图2所示,并通过光纤偏振控制器控制腔内偏振态,实现任意高阶庞加莱光束在高阶庞加莱球的偏振演化,并利用偏振无关分束立方实现输出耦合,在光纤激光器腔内直接产生了稳定的任意高阶庞加莱光束的输出,如图3所示。

3 高阶庞加莱光束的光纤激光器原理图

该方案有效实现对高阶庞加莱光束模式的精准调控,产生的涡旋光束、圆柱矢量光束、椭圆偏振矢量光束分别如图4、图5、图6所示。图7所示为测量的椭圆偏振矢量光束的斯托克斯矢量。

4涡旋光束


5圆柱矢量光束

6 椭圆偏振圆柱矢量光束

7 椭圆偏振矢量光束的斯托克斯矢量

相关工作受到江苏省自然科学基金青年基金项目、江苏省重点研发计划(产业前瞻与共性关键技术)、沧州市重大科技项目、镇江市重点研发计划(产业前瞻与共性关键技术)、江苏科技大学青年科技项目、江苏科技大学新兴科技团队项目资助。

论文连接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222007022