科学家实现中红外波段大能量飞秒涡旋激光输出

中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在高能中红外飞秒涡旋激光器方面取得了新进展。研究人员提出了一种利用空间相位调制结合光参量啁啾脉冲放大技术产生超强超短涡旋激光的方法，并首次实现了中红外波段的高能飞秒涡旋激光输出。相关的研究结果最近发表在《光子学研究》的网络版上，并被选为本期的“编辑推荐”。

与高斯光束相比，涡旋光携带轨道角动量，在量子信息、光捕获与操纵、超分辨率显微术等前沿研究领域具有广泛的应用价值。特别是中红外高峰值功率的涡旋激光器在驱动高次谐波产生轨道角动量相干X射线方面有很大的应用前景，但传统方法难以直接产生高峰值功率的中红外涡旋激光器。

为此，研究人员通过使用非线性频率变换方法获得了中红外4微米波段的高性能种子源。涡流种子激光器是通过专门设计的相位控制元件获得的。经过高增益光学参量放大和精确色散控制，获得了脉冲能量为10毫焦耳、脉冲宽度为100飞秒的中红外涡旋激光器。进一步验证了输出激光的拓扑电荷数，验证了涡旋特性方法的高保真性。

研究人员表示，这种高能中红外飞秒涡旋激光器为强场物理领域提供了一种新的工具，有望进一步扩展到其他波长或更高峰值功率的涡旋光学激光系统，实现相对强度的涡旋激光，并将极大地推动相关前沿领域的发展。

据报道，这项工作得到了中国科学院、国家自然科学基金、上海市科委等项目的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1364/PRJ.385190