近日，上海大學特種光纖與光接入網(wǎng)省部共建重點實驗室王廷云教授研究團隊的文建湘教授課題組在國際光學領域著名期刊《ACS Photonics》（中科院一區(qū)Top期刊）發(fā)表題為“Over 252 mW Circularly Polarized Vortex Fiber Laser with Intracavity Tunable Helicity and Chirality via a High-Gain and High-Birefringent Active Fiber”的最新研究成果。
隨著信息時代傳輸數(shù)據(jù)容量爆炸式增長，超高速率、超大容量全光網(wǎng)絡大通信快速發(fā)展將對傳統(tǒng)光傳輸技術提出挑戰(zhàn)。軌道角動量（OAM）復用為光纖和自由空間通信提供了新維度增強信息容量。攜帶OAM且圓偏振的渦旋光束可以極大地提升通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量。目前，自由空間光學系統(tǒng)可以實現(xiàn)圓偏振渦旋光束的產生和檢測，而對于實際應用場景，全光纖型光學系統(tǒng)具有較好兼容性，成本低、串擾少、傳輸距離長。
針對上述研究背景，研究團隊制備了一種在C波段具有高增益、高雙折射、少模有源光纖，通過扭轉高雙折射少模摻鉺有源光纖（Hi-Bi FM-EDF）方式，在光纖內實現(xiàn)線偏振高斯光束到圓偏振渦旋光束的模式轉換；然后，利用扭轉的有源光纖搭建全光纖型渦旋光激光系統(tǒng)，如圖１所示。激光系統(tǒng)可直接激發(fā)可控的圓偏振渦旋光激光；腔內無源光纖均采用實驗室自主研制的少模旋轉光纖保持圓偏振OAM光束的傳輸與振蕩；同時，利用自主研制的旋轉少模摻鉺有源光纖實現(xiàn)圓偏振OAM放大。該全光纖型渦旋光光源具有高可調性與高集成度，在拓展多功能高階渦旋光激光光源應用于超高分辨率成像、超高精度檢測、超精細激光加工和量子通信等前沿研究領域，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/strong>
圖1 圓偏振渦旋光激光的產生與放大過程示意圖：（a）產生和檢測OAM模式的激光腔；（b）腔內模式轉換和振蕩；（c）渦旋光放大系統(tǒng)。
論文信息：
Yan Wu, Jianxiang Wen, Yinghui Lu, Fengzai Tang, Geoff West, Yanhua Luo, Fufei Pang, Gang-Ding Peng and Tingyun Wang,“Over 252 mW Circularly Polarized Vortex Fiber Laser with Intracavity Tunable Helicity and Chirality via a High-Gain and High-Birefringent Active Fiber,” ACS Photonics 2024, 11, 8, 3447–3453. 其中博士研究生吳妍為第一作者（目前在美國Worcester Polytechnic Institute，WPI），文建湘教授為論文通訊作者。論文合作單位及合作者還包括：澳大利亞新威爾士大學Gang-Ding Peng教授，英國華威大學Fengzai Tang博士與 Geoff West博士；此項工作也獲得國家重點研發(fā)計劃（2020YFB1805800），國家自然科學基金項目（61975113）、教育部高等學校學科創(chuàng)新引智計劃（111計劃）等經費支持。
論文連接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.4c01022
