拉盖尔-高斯（LG）模式是一种光波，可以在光子在空间中移动时携带光子的外部扭矩。它们在许多领域都很有用，从光通信到超分辨率成像。这些和其他应用的先进发展需要可靠且颜色可调的LG模式激光源，而目前尚不存在。
光学参量振荡器（OPO）是一种可以产生波长可调激光束的设备，因此它已被用于实现颜色可调的LG激光源 - 通常以两种方式之一。一种方法是使用OPO外部的相位分量将常规光束更改为LG光束，但这会使LG光束的纯度降低。另一种方法是利用高阶谐振器模式，以便它可以直接在源头创建LG，但这一直在进行中。
据Advanced Photonics Nexus报道，来自南京大学和中山大学的一个团队最近开发了一种双面“Janus”OPO方案，用于产生具有可调拓扑电荷的高效率，高纯度宽带LG模式。Janus谐振器由两个腔镜、一个周期性极化的铌酸锂晶体、一个法拉第旋转器、一个四分之一波片和一个矢量涡旋波片组成。与以往仅基于相位和偏振自再现的腔内模式转换方案不同，Janus OPO在谐振器中引入了额外的成像系统，以辅助复杂波前的自再现，大大提高了LG OPO的性能。
Janus腔模式由两种相交的不同模态组成。谐振器前端的模式为类似高斯的模式，可以更好地匹配高斯泵浦光以获得高增益。在输出端，腔体模式逐渐平稳地演变为标准LG模式，保证了高纯度的LG光束输出，有效降低了衍射损失。另一方面，成像过程中强度分布的重建主动形成高纯度LG模式，而不是被动模式滤波，这进一步降低了谐振器损耗。
据通讯作者、南京大学物理学教授张勇介绍，“Janus OPO通过成像设计，大大降低了谐振器的损耗，提高了输出LG波束的效率和纯度。输出LG模式的可调波长在1.5 μm和1.6 μm之间，转换效率高于15%，可控拓扑电荷高达4，模式纯度高达97%。Zhang指出：“通过双通道泵浦光可以进一步提高OPO的效率，并且输出LG光束的波段有可能扩展到可见光和紫外线，为探索LG光束与物质之间的相互作用提供了强大的工具，用于基于受激发射损耗（STED）显微镜和精确旋转传感的超分辨率成像等潜在应用。
根据中山大学物理学院副教授、该报告的第一作者魏敦昭的说法，“Janus OPO的方案可以进一步扩展到矢量束输出和纠缠LG光子产生，这些方向将在原子系自旋轨道相互作用、激光制造和高纠缠量子源等领域发挥重要作用。
