近日，上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室王廷云教授研究团队的文建湘教授课题组在国际光学领域著名期刊《ACS Photonics》（中科院一区Top期刊）发表题为“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。
随着信息时代传输数据容量爆炸式增长，超高速率、超大容量全光网络大通信快速发展将对传统光传输技术提出挑战。轨道角动量（OAM）复用为光纤和自由空间通信提供了新维度增强信息容量。携带OAM且圆偏振的涡旋光束可以极大地提升通信系统的传输速率和容量。目前，自由空间光学系统可以实现圆偏振涡旋光束的产生和检测，而对于实际应用场景，全光纤型光学系统具有较好兼容性，成本低、串扰少、传输距离长。
针对上述研究背景，研究团队制备了一种在C波段具有高增益、高双折射、少模有源光纤，通过扭转高双折射少模掺铒有源光纤（Hi-Bi FM-EDF）方式，在光纤内实现线偏振高斯光束到圆偏振涡旋光束的模式转换；然后，利用扭转的有源光纤搭建全光纤型涡旋光激光系统，如图１所示。激光系统可直接激发可控的圆偏振涡旋光激光；腔内无源光纤均采用实验室自主研制的少模旋转光纤保持圆偏振OAM光束的传输与振荡；同时，利用自主研制的旋转少模掺铒有源光纤实现圆偏振OAM放大。该全光纤型涡旋光光源具有高可调性与高集成度，在拓展多功能高阶涡旋光激光光源应用于超高分辨率成像、超高精度检测、超精细激光加工和量子通信等前沿研究领域，具有较大的发展潜力。
图1 圆偏振涡旋光激光的产生与放大过程示意图：（a）产生和检测OAM模式的激光腔；（b）腔内模式转换和振荡；（c）涡旋光放大系统。
论文信息：
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. 其中博士研究生吴妍为第一作者（目前在美国Worcester Polytechnic Institute，WPI），文建湘教授为论文通讯作者。论文合作单位及合作者还包括：澳大利亚新威尔士大学Gang-Ding Peng教授，英国华威大学Fengzai Tang博士与 Geoff West博士；此项工作也获得国家重点研发计划（2020YFB1805800），国家自然科学基金项目（61975113）、教育部高等学校学科创新引智计划（111计划）等经费支持。
论文连接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.4c01022
