Investigamos la transferencia coherente de momento angular orbital (OAM) y la propagación de luz controlada por dispersión en un sistema de tres niveles tipo escalera Er³⁺: YAG. Utilizando el formalismo de matriz de densidad y las ecuaciones acopladas de Maxwell–Bloch, derivamos expresiones analíticas para los haces de sonda y generados que incorporan explícitamente la concentración de iones Er³⁺. Mostramos que un haz de sonda que transporta vórtices transfiere su OAM a un haz de señal generado a través de un proceso no lineal de suma de frecuencias dependiente de la concentración, con preservación completa de la fase y la carga topológica. Al analizar la eficiencia de conversión, la fase espacial y las distribuciones de intensidad, identificamos una concentración óptima de Er³⁺ (3%) que maximiza la eficiencia de transferencia de vórtices. Además, los espectros de absorción y dispersión de los haces de sonda y generados revelan el mecanismo que subyace en la transferencia de vórtices e indican el potencial para transiciones seleccionables por concentración entre regímenes de propagación rápida y lenta. Estos resultados establecen Er³⁺: YAG como una plataforma sólida viable para la manipulación coherente de luz estructurada, permitiendo la conversión de frecuencia de haz de vórtice y la ingeniería de dispersión, con relevancia potencial para protocolos de comunicación basados en OAM clásicos y cuánticos, interfaces OAM compatibles con longitud de onda y procesamiento de señales fotónicas de luz lenta.
Vaezi et al. (Sun,) estudiaron esta cuestión.