太瓦级少周期短波红外涡旋激光器：开创光学新前沿
在光学研究的前沿，太瓦级少周期短波红外涡旋激光器的产生正受到广泛关注。这类激光器不仅作为非线性涡旋现象的驱动源，而且在多个科学领域展现出巨大的应用潜力。最近，由Feng和Qian等人领导的研究团队在短波红外区域取得了突破性进展，成功产生了太瓦级少周期涡旋激光。
一、研究背景
光学涡旋，以其独特的螺旋波前相位，为光学领域带来了新的研究方向。这种结构化光束在方位角方向上具有螺旋相位，能够为每个光子提供轨道角动量，从而在光束中心产生相位奇异性。尽管如此，光学涡旋的放大和压缩阶段的涡旋特性保持一直是一个技术挑战。
二、技术突破
研究人员采用了两级光参量啁啾脉冲放大系统，结合螺旋相位板产生的1.45微米光学涡旋，成功放大至18.6毫焦耳、20赫兹的输出，并实现了拓扑荷为1、2和3的涡旋激光。这一成就标志着高强度少周期涡旋激光的产生进入了一个新的阶段。
三、实验验证
通过精确测量光学涡旋的近远场光斑，研究人员验证了这些光学涡旋在自由空间中传播的高稳定性。此外，实验还证明了产生的高强度飞秒涡旋在光束中心具有一个相对干净的强度节点，这对于涡旋强场物理学的应用至关重要。
四、应用前景
这种高能涡旋脉冲在多个薄板中被光谱展宽，并在时间上被压缩至10.59飞秒，对应于1.08太瓦的峰值功率，同时高度保留了涡旋信息。这一成果不仅为涡旋强场物理学提供了一种有效的工具，而且为高次谐波产生、太赫兹辐射和质子加速等非线性光学现象的驱动提供了新的可能。
这项研究的成功，不仅展示了光参量啁啾脉冲放大技术在产生高强度少周期涡旋激光方面的巨大潜力，而且为未来的光学研究和应用开辟了新的道路。随着技术的不断进步，我们有理由相信，太瓦级少周期短波红外涡旋激光设备将在光学科学和工业应用中扮演越来越重要的角色。
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2025-11-17
