通过相干光束合成实现高阶光学涡旋的功率可扩展生成

结构光光束，例如携带轨道角动量的光学涡旋，对于从低功率光通信到高强度激光-物质相互作用等应用至关重要。然而，在保持复杂相位和空间结构的同时扩展其功率和能量仍然是一个基本挑战。在这项工作中，我们展示了相干光束合成作为一种通用且可扩展的方法，用于生成高功率结构光束，且不受拓扑荷或空间结构的限制，同时保持极高的模态纯度。我们实验实现了拓扑荷l = 1、5和8的光学涡旋光束的相干光束合成，获得了100 W的合成平均功率和100 kW的峰值功率，合成效率分别为95.0%、93.9%和91.2%。离轴数字全息术证实，即使在高的拓扑荷下，合成光束的相位和强度分布仍保持高模态纯度。这些结果确立了相干光束合成作为在高功率水平下获得高模态纯度结构光的有效途径，为先进光子学和高强度光-物质相互作用研究开辟了新的机遇。