近日，河北工业大学吕志伟教授课题组，在金刚石拉曼振荡器中首次实现结构光束输出，该实验验证了基于金刚石晶体有望实现高功率、宽波段及高光束质量的结构光束产生。

产生、调控具有特定空间振幅、相位及偏振的各型结构高斯光束是开展光场调控物理及应用研究的基础。当下广泛采用的产生及调控手段是对传统激光器输出的基模高斯光束(TEM00)进行复振幅调制，以获得目标结构光场的空间复振幅结构。该技术途径虽然可高精度的产生任意标量及矢量高阶模式，但存在输出功率低和光束质量差等问题。因此，由激光器直接输出特定或可调谐结构高斯光束逐渐成为研究热点。通常，在传统的反转粒子激光器中，受限于激光介质固有的荧光光谱范围和热效应等问题，难以实现结构光的波长拓展以及高功率输出。

因此，基于非线性转换的结构光以其在波长拓展中的优势吸引了诸多科研共作者的关注。

与传统的激光介质相比，金刚石晶体不但具有已知拉曼晶体中最大的拉曼频移(1332.3 cm-1)，高拉曼增益系数(~10 cm/GW@1 μm)，而且具有超高热导率(＞2000 Wm-1K-1)和极宽的光谱透过范围(从0.23 μm至>10 μm)。使得金刚石拉曼振荡器在获得高功率、宽波段以及输出稳定的结构光束输出方面具有巨大潜能。

近日，白振旭教授领衔将传统的外腔拉曼振荡器与简单的结构光场产生方法相结合，采用1 μm高斯激光作为泵浦源，结合双通离轴泵浦方式，通过外腔金刚石拉曼转换直接获得了拓扑荷(m)可调谐的高阶LG宇称叠加模式LG0,m激光输出，谐振腔结构如图1所示。

图1 高阶LG金刚石拉曼谐振腔结构示意图

在实验中，通过对输出镜在水平和垂直平面的旋转调节来达到离轴泵浦效果，受限于腔镜偏转对谐振腔稳定性和拉曼产生阈值的影响，最终得到了m可调谐范围0-9、波长1.2 μm的LG0,m一阶Stokes激光输出，图2(a)-(c)为部分实验光斑图样，图2(d)为对应的输出光谱图。这是首次在金刚石晶体中直接获得高阶LG模式激光输出。

图2 (a)-(c)实验得到的部分输出光斑图样及(h)光谱图

该研究表明，金刚石拉曼激光器在获得高稳定、高功率结构光输出方面具有巨大潜能，结合金刚石的优异光热特性及其相关非线性变换(级联拉曼、布里渊转换等)，有望进一步拓展金刚石激光器的边界，并突破当前结构光工作波长及功率极限