トポロジカルチャージ制御と欠陥の自己修復を伴う渦レーザーアレイ

さまざまな系に見られる幾何学的渦アレイの規則的な構造は、閉じ込め系内での相互作用に起因する。光学において、そうした渦結晶が共振器内で自発的に形成される可能性がある。その結晶化は、多くの物理学分野に関連しているが、トポロジーの制御が不十分であるためその有用性が限られている。その一方で、空間光変調器のようなプログラム可能なデバイスは、ほぼ任意の渦分布の設計を可能にするが、固有の発展を示さない。今回我々は、非エルミート光学と、メタ表面によって可能になったオンデマンドのトポロジカル変換を組み合わせることによって、トポロジーを能動的に調整でき、非局所結合がアレイのトポロジーによって決まる10 × 10渦レーザーアレイを生成する固体レーザーについて報告する。この渦アレイは、コヒーレンスとトポロジカルチャージ純度の証拠となる鋭いブラッグ回折ピークを示す。我々は、並列化解析法を導入することによって格子全体を空間的に分解した。さらに、光源で光を構造化することによって、共振器内での軌道角運動量の任意分配やトポロジカルチャージ欠陥の修復を可能にする複雑な変換が可能になった。従って、我々は、トポロジカル光学における応用向けにロバストかつ汎用的な共振器を実現している。