Vórtices ópticos, caracterizado por uma frente de fase helicoidal e distribuição de intensidade em forma de rosca, contribuem para uma ampla gama de aplicações, da microscopia às comunicações ópticas. E as aplicações para vórtices ópticos estão proliferando. Então, qual é a melhor forma de gerar vórtices ópticos? Ativo, a emissão direta de uma cavidade de laser é considerada uma das melhores abordagens. Para aplicações em óptica quântica e imagens de super-resolução, uma fonte de laser capaz de gerar vórtices em uma ampla faixa espectral é essencial.

Os osciladores paramétricos ópticos (OPOs) podem gerar radiação sintonizável de banda larga de UV a infravermelho. Entre OPOs, aqueles bombeados a partir de lasers de fibra de femtossegundo fornecem pulsos ultrarrápidos sintonizáveis ​​com desempenho formidável:alta taxa de repetição, alta potência de saída, e ampla cobertura de comprimento de onda. Acontece que OPOs de femtossegundos também são a melhor maneira de gerar vórtices ópticos ajustáveis ​​por comprimento de onda.

OPO de modo de feixe duplo, dois canais

Minglie Hu, do Laboratório de Laser Ultra-rápido da Universidade de Tianjin, observa que, embora um gerador de feixe de vórtice de canal único possa oferecer capacidade de transmissão de dados e captura para obter radiação terahertz sintonizável, geradores de canal duplo têm essa capacidade, além da vantagem de gerar dois tipos diferentes de feixes para uma gama mais ampla de aplicações. "Duas fontes mutuamente incoerentes com um feixe gaussiano e um feixe de vórtice podem quebrar o limite de difração de Rayleigh, que pode ser aplicado para imagens de super-resolução, então, um gerador de feixe de vórtice de dois canais é o mais desejável, "diz Hu.

Hu e sua equipe desenvolveram recentemente um canal de dois canais, configuração OPO de bombeamento duplo capaz de fornecer comprimento de onda duplo, modos de feixe duplo sintonizáveis ​​em toda a banda de telecomunicações. Resultados de pesquisas relacionadas são relatados em Fotônica Avançada .

Eles alcançam a operação de comprimento de onda duplo, estimulando dois períodos adjacentes de um cristal de niobato de lítio periodicamente polido em uma configuração de laser de fibra dopada com itérbio. A estrutura garante que dois pares de sinais ajustáveis ​​de forma independente possam ser sincronizados com a bomba e oscilar simultaneamente.

A configuração da cavidade OPO pode ser dividida em dois canais:um para gerar feixes gaussianos e outro para gerar uma variedade de feixes de vórtice. Hu explica, "Vigas de vórtice com ordens diferentes são criadas substituindo a placa q." Hu observa que a placa q é suficientemente fina para que qualquer dispersão introduzida seja desprezível. O OPO resultante gera dois sinais sintonizáveis ​​em 1520–1613 nm e 1490–1549 nm, respectivamente.

Hu e sua equipe esperam que o método proposto seja simples, o projeto econômico da cavidade oferecerá uma maneira conveniente de gerar vórtices ópticos no modo de feixe duplo. Eles prevêem que pode fornecer uma plataforma para imagens de super-resolução, óptica não linear, emaranhamento quântico multidimensional, e mais.