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高功率径向偏振光束产生的研究进展

作者: 时间:2017-12-28 点击数:

径向偏振光和角向偏振光是典型的圆柱矢量光束。径向偏振光的中心存在偏振“奇点”,所以光斑的中心光强为零。这种特殊的偏振分布,使径向偏振光可以广泛的应用于激光加工、粒子捕获、粒子加速、光学存储、光学显微和传感器等领域。在激光加工中,径向偏振光可以提高激光加工的效率和质量。针对偏振选择器件和偏振敏感谐振腔,光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心李波老师课题组开展了高功率径向偏振光的产生及高功率径向偏振激光器的开发研究。

李波老师课题组在传统激光谐振腔数值分析的基础之上,基于琼斯矢量理论,提出了用于偏振敏感谐振腔的矢量特征向量法,适用于腔内含有偏振片、波片、衍射光栅等偏振器件的激光谐振腔。该方法可以用于谐振腔内圆柱矢量模式的分析;通过一次计算得到谐振腔内的多个本征模式;避免了传统Fox-Li迭代法的单线程计算效率低的缺点,可以实现多线程的并行运算编程。相关的研究论文“Vectorial eigenvector method for simulating the polarization dependent resonator”发表于OSA期刊Optics Express, 25(5), pp.5186-5195, 2017。李波老师作为通讯作者,博士研究生胡友友为第一作者。

课题组还针对轴快流CO2激光器,设计了空间45°的三折叠激光谐振腔结构,如图2所示,采用四个四分之一波片作为谐振腔的折转镜,实现角向偏振和径向偏振的转换。当采用角向偏振选择轴锥镜作为谐振腔的尾镜时,可以在谐振腔内直接输出径向偏振模式。基于轴快流CO2激光器平台,实现了1.5KW径向偏振光的输出。该研究成果由本课题组和与湖北大学赵江老师合作完成,相关的研究论文“1.5kW Radially Polarized Beam Irradiated from FAF CO2 Laser Based on Intracavity Triple-axicon Retroreflector and Quarter Wave Phase Retarders”发表于OSA期刊Applied Optics, 56(20), pp.3383-3385, 2017。李波老师为第一作者。

李波老师课题组属于光电信息学院激光加工国家工程研究中心,研究方向包括高功率工业激光器、新型矢量光场调控、偏振光学在光催化领域的应用等,研究获得国家国际合作项目、国家自然科学基金青年项目等支持。

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