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Nov 10, 2023

generación de color

Evolución eficiente de un modo de bomba fundamental a un

La evolución eficiente de un modo de bomba fundamental a un modo paramétrico deseado abre nuevas posibilidades para las comunicaciones ópticas de alta capacidad y más

SPIE--Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica

imagen: Diagrama del oscilador paramétrico óptico Janus.ver más

Crédito: Wei et al., doi 10.1117/1.APN.2.3.036007.

Los modos Laguerre-Gaussian (LG) son un tipo de onda de luz que puede transportar el par externo de los fotones a medida que se mueven por el espacio. Son útiles en muchos campos, desde comunicaciones ópticas hasta imágenes de súper resolución. Los desarrollos avanzados en estas y otras aplicaciones exigen fuentes de láser de modo LG confiables y ajustables en color, que aún no existen.

Un oscilador paramétrico óptico (OPO, por sus siglas en inglés) es un dispositivo que puede generar un rayo láser ajustable en longitud de onda, por lo que se ha utilizado para realizar una fuente láser LG ajustable en color, generalmente, de una de dos maneras. Una forma es cambiar un haz regular a un haz LG utilizando un componente de fase fuera del OPO, pero esto hace que el haz LG sea menos puro. La otra forma es utilizar el modo de resonador de orden superior para que pueda crear LG en la fuente directamente, pero esto ha sido un trabajo en progreso.

Como se informó en Advanced Photonics Nexus, un equipo de la Universidad de Nanjing y la Universidad Sun Yat-Sen desarrollaron recientemente un esquema OPO "Janus" de dos caras para generar modos LG de banda ancha de alta pureza y alta eficiencia con carga topológica sintonizable. El resonador Janus consta de dos espejos de cavidad, un cristal de niobato de litio con polos periódicos, un rotador de Faraday, una placa de cuarto de onda y una placa de onda de vórtice vectorial. A diferencia de los esquemas de conversión de modo intracavity anteriores basados ​​solo en autorreproducciones de la fase y la polarización, Janus OPO introduce un sistema de imagen adicional en el resonador para ayudar a la autorreproducción de frente de onda complejo, lo que mejora en gran medida el rendimiento de LG OPO.

El modo de la cavidad de Janus se compone de dos modos diferentes que se cruzan. El modo en el extremo frontal del resonador es un patrón de tipo gaussiano, que puede coincidir mejor con la luz de la bomba gaussiana para obtener una alta ganancia. En el extremo de salida, el modo de cavidad evoluciona gradualmente y sin problemas a un modo LG estándar, lo que garantiza una salida de haz LG de alta pureza y reduce efectivamente la pérdida por difracción. Por otro lado, la reconstrucción de la distribución de intensidad durante el proceso de imagen forma activamente un modo LG de alta pureza, en lugar de un filtrado de modo pasivo, lo que reduce aún más las pérdidas del resonador.

Según el autor correspondiente Yong Zhang, profesor de física en la Universidad de Nanjing, "El Janus OPO reduce en gran medida la pérdida del resonador a través del diseño de imágenes y mejora la eficiencia y la pureza del haz LG de salida". El modo LG de salida tiene una longitud de onda ajustable entre 1,5 μm y 1,6 μm, con una eficiencia de conversión superior al 15 %, una carga topológica controlable de hasta 4 y una pureza de modo de hasta el 97 %. Zhang señala: "La eficiencia del OPO se puede mejorar aún más haciendo pasar dos veces la luz de la bomba, y la banda de longitud de onda del haz LG de salida tiene el potencial de expandirse a visible y ultravioleta, ofreciendo una poderosa herramienta para explorar la interacción entre LG haces y materia, para aplicaciones potenciales como imágenes de súper resolución basadas en microscopía de agotamiento de emisiones estimuladas (STED) y detección de rotación precisa".

Según Dunzhao Wei, profesor asociado de la Facultad de Física de la Universidad Sun Yat-Sen y primer autor del informe, "el esquema de Janus OPO se puede expandir aún más a la salida del haz vectorial y la generación de fotones LG enredados, direcciones que jugarán un papel importante roles en áreas como la interacción espín-órbita del conjunto atómico, la fabricación de láser y las fuentes cuánticas de mayor enredo".

Lea el artículo Gold Open Access de D. Wei et al., "Generación de modos Laguerre-Gaussianos de alta eficiencia, alta pureza y banda ancha a partir de un oscilador paramétrico óptico Janus", Adv. Fotón. Nexo2(3) 036007 (2023), doi 10.1117/1.APN.2.3.036007.

Nexo de fotónica avanzada

Generación de modos Laguerre-Gaussianos de alta eficiencia, alta pureza y banda ancha a partir de un oscilador paramétrico óptico Janus

21-abr-2023

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