近年来，光学涡旋因其年强度分布和轨道角动量而在激光先进制造中引起了广泛关注。
与以基本横模为光源进行激光烧蚀和制造的高斯光束相比，涡旋光束可以产生更光滑的烧蚀表面，涡旋光束携带的轨道角动量可以传递到加工材料上，以制造具有可调手部特性的螺旋微纳结构。
高功率涡旋光束在提高激光制造效率、揭示极端条件下光-物质相互作用规律方面发挥着重要作用。如何探索一种稳定可靠的大功率涡旋光产生方法已成为相关领域的研究热点。
目前，由于相位器件工作波段的限制、功率损伤阈值低和器件缺陷，采用外腔模式转换方法难以产生高光束质量的大功率涡旋光。直接在腔体中产生的涡旋光束具有透射稳定性好、光束质量高等优点。
目前，腔内法产生的涡旋光主要基于全固态激光器和光纤激光器。由于热效应和低损伤阈值，产生的涡旋光束的输出功率大多在瓦量级，最高功率可达~30W。它需要开发一种具有高输出功率的涡旋光束直接在腔内产生的新方法。
薄盘激光器由于其特殊的结构，具有较大的泵浦光斑面积和高散热效率，在产生高功率激光器方面显示出很大的优势。薄盘技术与涡旋光的结合为开发高性能涡旋激光源提供了一种新方法。
在发布在《光：先进制造》上的一篇论文中，由中国华中科技大学光学与电子信息学院和武汉光电子国家实验室的张金伟教授及其同事领导的科学家团队构建了一种薄盘振荡器，用于基于横向模态竞争和控制产生高功率光涡旋光束。
通过改变腔内光斑的大小，高阶横模首先由于增益阈值低而振荡，并在腔中占主导地位，从而抑制了基模的振荡。该实验装置可分为两部分：用于产生高输出功率涡旋光的薄盘涡旋振荡器和用于检测螺旋相位特性的马赫-曾德干涉仪。
通过改变谐振器稳定区域的位置，可以调整圆盘上基模激光光斑的大小。在这种情况下，可以控制每个阶次模式的增益。
实验中，控制一阶拉盖尔高斯模式具有最低的振荡阈值，主导腔内的振荡，实现了高功率输出。为了实现手性性能的控制，在腔体中添加了涂层熔融石英板，以破坏正负手性涡旋光的透射对称性，从而通过调节板的角度来控制手性性能。
通过模拟圆盘上不同光斑尺寸下各阶横模的增益积分，研究了光斑大小对模态竞争的影响。
仿真结果表明，通过改变基模光斑的大小，一定阶的LG光束可以比其他阶横模具有更高的增益积分，并且该模在腔中占主导地位。
实验中，获得了最高功率为100 W、光束质量优异的一阶涡旋光，并表征了螺旋相位特性。这种高功率涡旋激光器将提高材料加工的效率和灵活性，并为探索与结构光相关的新参数空间铺平道路。
