近日，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室曾和平教授团队在超快涡旋激光领域取得重要突破，成功实现了脉冲宽度低于100飞秒的高功率涡旋光束的腔内直接生成。该研究成果以Sub-100 Fs Vortex Beams Generated from a Yb:CALGO Laser为题，发表于光学领域期刊Laser & Photonics Reviews。
涡旋光束因其独特的环形光场分布和携带轨道角动量（OAM）的特性，在光通信、微观粒子操控和量子信息处理等领域展现出广阔应用前景。超快涡旋光束更进一步地将OAM与高峰值功率、极短脉冲持续时间相结合，为强场物理、精密加工和非线性光学研究提供了全新工具。
然而，当前主流超快涡旋光束生成技术依赖于外部相位调制元件（如空间光调制器、超表面等），存在损伤阈值低、带宽受限、易引入散射和畸变等问题，难以同时实现高能量与超短脉冲的输出。针对这一技术瓶颈，研究团队创新性地提出了一种基于Yb:CALGO晶体的涡旋激光振荡器结构，通过半导体可饱和吸收镜（SESAM）辅助克尔锁模与点缺陷镜调控的协同机制，在谐振腔内直接产生了超短脉冲涡旋光束。
实验表明，该振荡器在点缺陷镜与腔轴精确对准时，可输出清晰的拉盖尔-高斯（LG₀₁）模式涡旋光束，脉冲宽度仅75.7飞秒，光谱带宽达18.2纳米，最大输出功率达到3.2 W。这一性能指标显著优于现有腔内直接产生技术方案，为解决超快涡旋光源的瓶颈问题提供了全新路径。
该研究由华东师范大学博士研究生刘建东为第一作者，曾和平教授与胡梦云担任共同通讯作者。研究工作获得了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科学技术委员会、重庆市科技局、海南省科学技术厅以及华东师范大学的联合支持。
此项突破不仅推动了超快光学与结构光场的融合研究，更为量子操控、高容量光通信、超分辨成像等前沿应用提供了高性能光源解决方案。
图1. Yb:CALGO涡旋激光振荡器示意图
