光轨道角动量分离、成像、传感及微操控应用研究进展

发布时间：2024-03-31 22:02

　　光不仅可以携带自旋角动量,还可以携带轨道角动量。其中,自旋角动量与光波的圆偏振态有关,而轨道角动量来源于光波的螺旋相位结构。自Allen等1992年首次理论确认了光子轨道角动量的物理概念和内涵以来,这类具有特殊螺旋相位波前的新型光场吸引了越来越多的研究兴趣,在经典光学及量子光学领域均展示出了诸多重要的应用前景。本文从基础物理及应用物理两个层面出发,着重介绍了轨道角动量光束的制备与探测技术,特别是近年来轨道角动量调控在螺旋相衬成像技术、远程旋转多普勒效应探测技术及光学微操控技术等领域的研究进展。

【文章页数】：17 页

【部分图文】：

图4依赖Gouy相位的干涉装置[39]

式中:p为径向量子数;wz表征光束在z处的半径;Rz为光束波前的曲率半径;k为光束波数;Lp|?|为拉盖尔多项式;φg=arctan(z/zR)为Gouy相位[38]。若在干涉仪中改变其中一路光束的Gouy相位,则两路光束在干涉前会形成依赖于径向量子数p的相位差。这与....

图5拉盖尔-高斯光束的分离探测结果[39]

几乎同一时期,Zeilinger团队[39]和Boyd团队[40]均设计了类似图4所示的实验装置,通过在光路A中设计一系列透镜使得A路中光束的Gouy相位不断累积,并最终使得A、B两路Gouy相位差值为Δφg=π/2,这样经过(2p+|l|+1)的倍增后,不同径向及角向模式的拉盖....

图6基于坐标变换实现轨道角动量模式分离[41]。

图5拉盖尔-高斯光束的分离探测结果[39]干涉仪法利用两路光束的相位差实现了轨道角动量的探测分离,但是在此过程中往往存在模式简并问题,若想实现轨道角动量光束的逐个分离,需要级联多个干涉仪,但缺乏足够的稳定性和鲁棒性。为了克服这一问题,科学家们基于光学衍射元件提出了几何变换法。该....

图1轨道角动量光束的制备方法。

近年来,应用比较广泛的轨道角动量光束制备技术方案主要包括三种。1)空间光调制器[22-24]:如图1(a)所示,将基模高斯光入射到加载有相位信息exp(ilφ)的空间光调制器的液晶阵列后,一级衍射光便是具有l重螺旋相位结构的轨道角动量光束。2)Q板(Q-plate)[25-26]....

本文编号：3944552