涡旋光激光器是一种轨道角动量光学信息的激光发射装置。涡旋光激光器能够输出高能量、高质量的涡旋光束,在超分辨率显微镜、日冕观测、激光加工、医学成像、量子科学、光通信等领域应用前景广阔。
涡旋光束又称为螺旋光束,是一种特殊环形激光束,因其光束围绕行进轴旋转而得名。涡旋光束在传输过程中有相位奇点,奇点处光强为零、无加热效应、无衍射效应。涡旋光束种类较多,包括相位涡旋光束、多环涡旋光束、椭圆涡旋光束、贝塞尔-高斯矢量光束、偏振涡旋光束、多阶高斯-谢尔涡旋光束等。基于其特定空间结构、环形空间强度分布、光子携带轨道角动量(OAM)等特点,涡旋光束已在量子信息、粒子操控、大容量光通信、生命科学等领域得到广泛应用。
根据新思界产业研究中心发布的《
2024-2028年中国涡旋光激光器市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示,涡旋光束的产生、传输、应用是现代光学领域研究热点。目前涡旋光束产生方法有腔外转换法、涡旋光激光器等,腔外转换法为主要产生技术,但其存在转换效率低、光斑质量差、功率限制等问题,涡旋光激光器可避免腔外转换法部分缺点,有望成为未来涡旋光束主流产生技术。
在分类上,根据产生机理不同,涡旋光激光器分为特殊腔镜法、腔内插入元件法、环形光泵浦法等;根据单元器件不同,涡旋光激光器分为基于分立元器件的涡旋光激光器、基于集成器件涡旋光激光器、基于光纤的涡旋光激光器。涡旋光激光器是激光领域研究前沿热点之一,但受技术限制,目前涡旋光激光器研究工作多处于起步阶段,在可调谐性、高功率、单纵模等方面有待深入研究。
我国涡旋光激光器相关研究机构或企业有中国科学院上海光学精密机械研究所(上光所)、华中科技大学、西安理工大学、上海理工大学、南光高科(厦门)激光科技有限公司等。随着研究深入,我国在涡旋光激光器领域已取得诸多突破,如上光所研究团队实现了太瓦级周期量级短波红外涡旋脉冲的输出。
新思界
行业分析人士表示,涡旋光激光器可输出高质量的涡旋光束,有助于推动涡旋光束大规模产生和应用。微型、微片涡旋光激光器对涡旋光束技术的芯片化、集成化、产业化发展至关重要,目前可见光短脉冲涡旋光束可采用固体激光器倍频或参量过程获得,但高强度超短涡旋光束产生技术仍处于探索阶段。