近日，上海大學(xué)特種光纖與光接入網(wǎng)省部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王廷云教授研究團(tuán)隊(duì)的文建湘教授課題組在國際光學(xué)領(lǐng)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(shí)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(luò)大通信快速發(fā)展將對(duì)傳統(tǒng)光傳輸技術(shù)提出挑戰(zhàn)。軌道角動(dòng)量（OAM）復(fù)用為光纖和自由空間通信提供了新維度增強(qiáng)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(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圓偏振渦旋光束的產(chǎn)生和檢測，而對(duì)于實(shí)際應(yīng)用場景，全光纖型光學(xué)系統(tǒng)具有較好兼容性，成本低、串?dāng)_少、傳輸距離長。
針對(duì)上述研究背景，研究團(tuán)隊(duì)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(zhuǎn)高雙折射少模摻鉺有源光纖（Hi-Bi FM-EDF）方式，在光纖內(nèi)實(shí)現(xiàn)線偏振高斯光束到圓偏振渦旋光束的模式轉(zhuǎn)換；然后，利用扭轉(zhuǎn)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(nèi)無源光纖均采用實(shí)驗(yàn)室自主研制的少模旋轉(zhuǎn)光纖保持圓偏振OAM光束的傳輸與振蕩；同時(shí)，利用自主研制的旋轉(zhuǎn)少模摻鉺有源光纖實(shí)現(xiàn)圓偏振OAM放大。該全光纖型渦旋光光源具有高可調(diào)性與高集成度，在拓展多功能高階渦旋光激光光源應(yīng)用于超高分辨率成像、超高精度檢測、超精細(xì)激光加工和量子通信等前沿研究領(lǐng)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(chǎn)生與放大過程示意圖：（a）產(chǎn)生和檢測OAM模式的激光腔；（b）腔內(nèi)模式轉(zhuǎn)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(xué)Gang-Ding Peng教授，英國華威大學(xué)Fengzai Tang博士與 Geoff West博士；此項(xiàng)工作也獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2020YFB1805800），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61975113）、教育部高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃（111計(jì)劃）等經(jīng)費(fèi)支持。
論文連接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.4c01022
