【摘 要】
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通过环形光泵浦,在微片介质中直接激发涡旋光场是近年来涡旋光研究中的一个热点。这种方法设计的涡旋光激光器,具有结构简单稳定,集成度高,输出涡旋光束质量较高的优点。而微片涡旋光激光器中,若不对相反手性模式提供足够损耗差异,通常会产生叠加,从而输出混合模式。本论文主要研究了微片涡旋光激光器中混合模式的叠加特性,并通过控制手性,成功产生了单一手性连续以及脉冲涡旋光输出。建立了同阶次相反手性模式的叠加模型,
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:61805196);
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通过环形光泵浦,在微片介质中直接激发涡旋光场是近年来涡旋光研究中的一个热点。这种方法设计的涡旋光激光器,具有结构简单稳定,集成度高,输出涡旋光束质量较高的优点。而微片涡旋光激光器中,若不对相反手性模式提供足够损耗差异,通常会产生叠加,从而输出混合模式。本论文主要研究了微片涡旋光激光器中混合模式的叠加特性,并通过控制手性,成功产生了单一手性连续以及脉冲涡旋光输出。建立了同阶次相反手性模式的叠加模型,对模式叠加行为进行了理论分析,定义了模式之间的互相关度,解释了各模式间相干叠加与非相干叠加的产生原因。当谐振腔对称性较好时,两个相反手性模式稳定输出,二者相干叠加形成花瓣状光斑。对实际激光器,由于空间竞争,两个模式通常呈现此起彼伏的竞争过程,不具有恒定的初相位及初相位差,输出为二者部分相干叠加或非相干叠加。设计了微片Nd:YAG涡旋光激光器系统,实验研究了在连续和被动调Q状态下相反手性模式的叠加特性。小功率泵浦下,两个手性的模式相干叠加形成“花瓣”状光斑,两个模式的初相位差决定了“花瓣”的取向,且在调Q时“花瓣”取向因相位差的随机变化产生跳跃。在高功率泵浦下,相反手性进行非相干叠加,此时光斑虽然为圆环状,但光束不具有涡旋相位,这是由于模式激烈竞争下相位的随机变化导致的。实验中混合模式叠加特性与叠加模型较为符合。通过倾斜输出镜和被动调Q晶体控制手性,产生了功率分别为0.88W、0.85W、0.79W的LG0,±1、LG0,±2、LG0,±3模连续涡旋光束以及重复频率12.6 kHz,脉宽28.6 ns,单脉冲能量0.038 mJ,峰值功率1.33 kW的LG0,±1模脉冲光束。
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