Vortex Laser using a Sagnac Ring as an Output Coupler

使用萨尼亚克环作为输出耦合器的涡旋激光器

基本信息

  • 批准号:
    1969722
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2017 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Vortex laser beams carry orbital angular momentum (OAM), which results in acentral phase singularity. The orbital angular momentum makes them of interestin fields like particle trapping, microscopy, resolution imaging, astronomy, highspeedmetrology, communication and quantum information. Current methods ofvortex generation are power limited, expensive and ine_cient. A design for a world-_rst vortex laser, using a Sagnac interferometer (SI) as an output coupler has been investigated in this project.The vortex laser produces high quality vortices at multiple power outputs, notablya left-handed vortex with a beam quality of M2 x = 2.09 and M2y= 2.07 at 2.3W output power. An etalon was introduced into the SI, which allowed the ymisalignment to be controlled and reversed very precisely and easily. Switching thehandedness resulted in no power loss and a beam quality of M2x = 2.07 and M2y = 2.04. Both had an optical efficiency of approximately 19%. The transmission curve showed that the SI acted most efficiency as an output coupler at roughly 16% transmission. The corresponding power curve showed a slope efficiency of 25%, only slightly below that of a conventional output coupler at 28%. Thermal lensing effects in the gain medium limit the maximum power of the output, this can be overcome with better cavity design. These results suggest that this design has potential in industries requiring high power, high quality vortices with easy handedness control.Looking forward, optimising the cavity for significantly higher powers is a priority.Compacting the SI and manufacturing it as a single element would allow it's uses to be further explored and open up the door for usage outside of the laser lab. The vortex laser could relatively easily be modified for pulsed operation and broad spectrum vortex generation.
涡旋激光束携带轨道角动量 (OAM),从而导致中心相位奇点。轨道角动量使它们在粒子捕获、显微镜、分辨率成像、天文学、高速计量、通信和量子信息等领域引起人们的兴趣。当前的涡流产生方法功率有限、昂贵且效率低下。本项目研究了世界首个涡旋激光器的设计,使用萨格纳克干涉仪 (SI) 作为输出耦合器。涡旋激光器在多个功率输出下产生高质量涡旋,尤其是在 2.3W 输出功率下光束质量为 M2 x = 2.09 和 M2y= 2.07 的左手涡旋。 SI 中引入了标准具,从而可以非常精确且轻松地控制和反转 y 不对中。切换惯用手不会导致功率损失,光束质量为 M2x = 2.07 和 M2y = 2.04。两者的光学效率均约为 19%。传输曲线表明,SI 作为输出耦合器的效率最高,传输率约为 16%。相应的功率曲线显示斜率效率为 25%,仅略低于传统输出耦合器的 28%。增益介质中的热透镜效应限制了输出的最大功率,这可以通过更好的腔设计来克服。这些结果表明,这种设计在需要高功率、高质量涡流且易于控制手性的行业中具有潜力。展望未来,优化腔体以获得更高的功率是当务之急。压缩 SI 并将其制造为单个元件将允许进一​​步探索其用途,并为激光实验室之外的使用打开大门。涡旋激光器可以相对容易地进行修改以用于脉冲操作和广谱涡旋生成。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Vortex mode transformation interferometry
  • DOI:
    10.1088/2040-8986/ab5c8d
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Damzen, Michael J.;Kerridge-Johns, William R.;Geberbauer, J. W. T.
  • 通讯作者:
    Geberbauer, J. W. T.
Vortex laser by transforming Gaussian mode with an interferometric output coupler.
  • DOI:
    10.1364/oe.27.011642
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    W. Kerridge-Johns;J. W. T. Geberbauer;M. Damzen
  • 通讯作者:
    W. Kerridge-Johns;J. W. T. Geberbauer;M. Damzen
Q-switched laser with self-mode-filtering interferometric vortex output coupler
  • DOI:
    10.1364/osac.384837
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. W. T. Geberbauer;W. Kerridge-Johns;M. Damzen
  • 通讯作者:
    J. W. T. Geberbauer;W. Kerridge-Johns;M. Damzen
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