调谐范围提升2倍！北邮团队实现全新“光纤激光器”

近日，北京邮电大学电子工程学院徐坤教授、桂丽丽教授课题组与南丹麦大学纳米光学中心Sergey I. Bozhevolnyi教授、丁飞助理教授课题组合作，提出并展示了一种等离激元超构表面辅助的波长可调谐涡旋光纤激光器，研究成果以“具有内腔等离子体金属表面的60nm跨度波长可调谐涡旋光纤激光器(60-nm-Span Wavelength-Tunable Vortex Fiber Laser with Intracavity Plasmon Metasurfaces)”为题发表在ACS Photonics上。

波长可调谐涡旋光纤激光器可以产生携带轨道角动量(OAM)的光束，在大容量光通信中备受关注。然而，由于窄带宽和/或模式转换组件的插入损耗，传统涡旋光纤激光器的波长可调谐性受到~35nm范围的限制。
光学超表面除了是紧凑的平面组件外，还可以在宽波长范围内以高效率灵活地操纵光。此次，实验团队首次提出并演示了一种元表面辅助涡旋光纤激光器，该激光器可以直接产生具有可定制拓扑电荷的OAM光束。由于所设计的宽带隙表面等离子体元表面与腔内可调谐滤波器相结合，该激光器能够产生中心波长从1015 nm到1075 nm连续可调谐的OAM光束，几乎是有史以来报道的其他涡旋光纤激光器的两倍。
超表面可以随意设计，以满足激光器的低泵浦阈值或高斜率效率的要求。此外，腔元表面配置可以扩展为在不同波长区域生成更高阶OAM光束或更复杂的结构光束，这大大拓宽了开发低成本和高质量结构光束激光源的可能性。

上：基于等离激元超构表面的涡旋光纤激光器的结构示意图；下：用于OAM光束生成的超构表面设计。
该设计理念可以自由扩展到其他结构光束（如高阶OAM、Airy光束）的生成方案中。此外，可以针对不同材料（金属或介电）的超构表面，设计不同波长（红外、可见等）的涡旋光纤激光器，甚至通过动态超构表面来增加结构光源的可重构性和功能性，进一步丰富涡旋光纤激光器的性能和应用。
参考链接：[1]https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.2c01625[2]https://mp.weixin.qq.com/s/1YAjGsLxCYO3jVh0CiKU2Q

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