近日，華東(dong) 師範大學精密光譜科學與(yu) 技術國家重點實驗室曾和平教授團隊在超快渦旋激光領域取得重要突破，成功實現了脈衝(chong) 寬度低於(yu) 100飛秒的高功率渦旋光束的腔內(nei) 直接生成。該研究成果以Sub-100 Fs Vortex Beams Generated from a Yb:CALGO Laser為(wei) 題，發表於(yu) 光學領域期刊Laser & Photonics Reviews。

    渦旋光束因其獨特的環形光場分布和攜帶軌道角動量（OAM）的特性，在光通信、微觀粒子操控和量子信息處理等領域展現出廣闊應用前景。超快渦旋光束更進一步地將OAM與(yu) 高峰值功率、極短脈衝(chong) 持續時間相結合，為(wei) 強場物理、精密加工和非線性光學研究提供了全新工具。

    然而，當前主流超快渦旋光束生成技術依賴於(yu) 外部相位調製元件（如空間光調製器、超表麵等），存在損傷(shang) 閾值低、帶寬受限、易引入散射和畸變等問題，難以同時實現高能量與(yu) 超短脈衝(chong) 的輸出。針對這一技術瓶頸，研究團隊創新性地提出了一種基於(yu) Yb:CALGO晶體(ti) 的渦旋激光振蕩器結構，通過半導體(ti) 可飽和吸收鏡（SESAM）輔助克爾鎖模與(yu) 點缺陷鏡調控的協同機製，在諧振腔內(nei) 直接產(chan) 生了超短脈衝(chong) 渦旋光束。

    實驗表明，該振蕩器在點缺陷鏡與(yu) 腔軸精確對準時，可輸出清晰的拉蓋爾-高斯（LG₀₁）模式渦旋光束，脈衝(chong) 寬度僅(jin) 75.7飛秒，光譜帶寬達18.2納米，最大輸出功率達到3.2 W。這一性能指標顯著優(you) 於(yu) 現有腔內(nei) 直接產(chan) 生技術方案，為(wei) 解決(jue) 超快渦旋光源的瓶頸問題提供了全新路徑。

    該研究由華東(dong) 師範大學博士研究生劉建東(dong) 為(wei) 第一作者，曾和平教授與(yu) 胡夢雲(yun) 擔任共同通訊作者。研究工作獲得了國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、上海市科學技術委員會(hui) 、重慶市科技局、海南省科學技術廳以及華東(dong) 師範大學的聯合支持。

    此項突破不僅(jin) 推動了超快光學與(yu) 結構光場的融合研究，更為(wei) 量子操控、高容量光通信、超分辨成像等前沿應用提供了高性能光源解決(jue) 方案。

 圖1. Yb:CALGO渦旋激光振蕩器示意圖