空间光调制器驱动的数字激光器：按需生成涡旋光束的奥米伽-高斯模式转换

本文主要探讨了一种利用空间光调制器（SLM）驱动的新型数字激光器——AV折线式激光器，该技术着重于按需生成赫米-高斯（Hermite-Gaussian, HG）模式。这种激光器的核心在于其内部腔体损耗整形功能，通过SLM实现了模式序列的动态控制。在设计中，采用π/2像散模式转换器，使得涡旋光束能够携带可调范围从-11ℏ到12ℏ的轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）。通过精确调整SLM上施加的相位模式，激光器可以实现HG模式的数字模式切换，从而实现涡旋光束OAM值的灵活转换，无需对腔体进行物理移动。 这一创新技术的重要性在于，它突破了传统激光器对模式顺序和OAM控制的限制，提供了高度的灵活性和定制化能力。这对于光学通信、量子信息处理以及微纳米粒子操控等领域具有重大意义，比如在光通信中，按需的OAM模式可以承载更多的信息容量，提高数据传输效率；在量子纠缠实验中，可以创建和操控不同OAM状态的光子，推动量子计算的进步。 此外，这项工作还展示了液晶空间光调制器在现代光子学中的关键作用，它作为光场调控的重要工具，能够实现复杂光模式的高效生成和处理。由于其数字化的特性，这种方法具有较低的能耗和更高的操作精度，对于未来光学设备的小型化和集成化发展具有显著推动作用。 厄米-高斯模的像散变换应用于AV折线式数字激光器的研究，不仅拓展了我们对光模式生成和操控的理解，也为实际应用中对高精度、灵活控制的需求提供了解决方案，具有广泛的理论研究价值和实际应用前景。