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Digital generation of super-Gaussian perfect vortex beams via wavefront shaping with globally adaptive feedback

High Power Laser Science and Engineering 2024年第1期12卷 42-51页

作者： Rui Ma Ke Hai Luo Jing Song He Wei Li Zhang Dian Yuan Fan Anderson S.L.Gomes Jun Liu International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Science and Technology of Ministry of Education Institute of Microscale OptoelectronicsShenzhen UniversityShenzhenChina Institute for Advanced Study Shenzhen UniversityShenzhenChina Fiber Optics Research Centre School of Information and Communication EngineeringUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaChengduChina Departamento de Física Universidade Federal de PernambucoRecife-PEBrazil

High-intensity vortex beams with tunable topological charges and low coherence are highly demanded in applications such as inertial confinement fusion(ICF) and optical communication. However, traditional optical vortices featuring nonuniform intensity distributions are dramatically restricted in application scenarios that require a high-intensity vortex beam owing to their ineffective amplification resulting from the intensity-dependent nonlinear effect. Here, a low-coherence perfect vortex beam(PVB) with a topological charge as high as 140 is realized based on the super-pixel wavefront-shaping technique. More importantly, a globally adaptive feedback algorithm(GAFA) is proposed to efficiently suppress the original intensity fluctuation and achieve a flat-top PVB with dramatically reduced beam speckle contrast. The GAFA-based flat-top PVB generation method can pave the way for high-intensity vortex beam generation,which is crucial for potential applications in ICF, laser processing, optical communication and optical trapping.

关键词： digital micromirror device flat-top beam orbital angular momentum perfect vortex beam random fiber laser

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