渦旋光激光器是一種軌道角動量光學信息的激光發射裝置。渦旋光激光器能夠輸出高能量、高質量的渦旋光束,在超分辨率顯微鏡、日冕觀測、激光加工、醫學成像、量子科學、光通信等領域應用前景廣闊。
渦旋光束又稱為螺旋光束,是一種特殊環形激光束,因其光束圍繞行進軸旋轉而得名。渦旋光束在傳輸過程中有相位奇點,奇點處光強為零、無加熱效應、無衍射效應。渦旋光束種類較多,包括相位渦旋光束、多環渦旋光束、橢圓渦旋光束、貝塞爾-高斯矢量光束、偏振渦旋光束、多階高斯-謝爾渦旋光束等。基于其特定空間結構、環形空間強度分布、光子攜帶軌道角動量(OAM)等特點,渦旋光束已在量子信息、粒子操控、大容量光通信、生命科學等領域得到廣泛應用。
根據新思界產業研究中心發布的《
2024-2028年中國渦旋光激光器市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,渦旋光束的產生、傳輸、應用是現代光學領域研究熱點。目前渦旋光束產生方法有腔外轉換法、渦旋光激光器等,腔外轉換法為主要產生技術,但其存在轉換效率低、光斑質量差、功率限制等問題,渦旋光激光器可避免腔外轉換法部分缺點,有望成為未來渦旋光束主流產生技術。
在分類上,根據產生機理不同,渦旋光激光器分為特殊腔鏡法、腔內插入元件法、環形光泵浦法等;根據單元器件不同,渦旋光激光器分為基于分立元器件的渦旋光激光器、基于集成器件渦旋光激光器、基于光纖的渦旋光激光器。渦旋光激光器是激光領域研究前沿熱點之一,但受技術限制,目前渦旋光激光器研究工作多處于起步階段,在可調諧性、高功率、單縱模等方面有待深入研究。
我國渦旋光激光器相關研究機構或企業有中國科學院上海光學精密機械研究所(上光所)、華中科技大學、西安理工大學、上海理工大學、南光高科(廈門)激光科技有限公司等。隨著研究深入,我國在渦旋光激光器領域已取得諸多突破,如上光所研究團隊實現了太瓦級周期量級短波紅外渦旋脈沖的輸出。
新思界
行業分析人士表示,渦旋光激光器可輸出高質量的渦旋光束,有助于推動渦旋光束大規模產生和應用。微型、微片渦旋光激光器對渦旋光束技術的芯片化、集成化、產業化發展至關重要,目前可見光短脈沖渦旋光束可采用固體激光器倍頻或參量過程獲得,但高強度超短渦旋光束產生技術仍處于探索階段。