背景✦
涡旋现象在生活中时有见到,例如排水时出现的浴缸涡、轮船行进中脱离的尾涡、龙卷风、台风以及海洋环流等都是涡旋。涡旋光(携带轨道角动量,OAM)最初主要被发现和应用是在光学领域,即产生涡旋光子和涡旋光束。1989年,Coullet等人首次提出了涡旋光束的概念。1922年,L.Allen等人理论证实了涡旋光束中存在OAM,将这一领域推向了世界最前沿。
作为现今主流的调控光场的方式之一,空间光调制器由于其易于操作并且能产生较好的成像效果被广泛的应用于各大领域,而使用空间光调制器产生涡旋光在光通信和微粒操纵方面都有着广阔的应用前景。
摘要✦
光学涡旋是一种具有螺旋相位波前,带有轨道角动量(OAM),能够携带不同拓扑电荷数的光束。涡旋光束研究的最新进展彻底改变了光束的应用,如先进的光学操作、大容量光通信和超分辨率成像。毫无疑问,涡旋光束的产生和检测方法对于涡旋光束的应用至关重要。
产生原理✦
实验实现✦
在经过遮光片的光强调制后,激光到达空间光调制器。经过相位调制后,激光被反射到另一偏振片处,在此偏振片后可以观察到实验结果,此处由于空间光调制器的成像面积为15.36mm×8.64mm,远大于CCD的图像接收面积,故在CCD通过4f系统进行图像的接收。
本实验中使用的空间光调制器为我司的FSLM-2K70-VIS,其主要参数如下:
实验结果✦
(a)-(d)展示了当拓扑荷数分别为2,5,-5,10时产生的光强分布。
图(a)(b)展示了两个环宽相同但是中心不透明的半径不同的环状螺旋相位板(ASPP)遮光片。两者的r1,r2分别为1.2mm,2.4mm;2.4mm,3.6mm。
图(e)和(f)分别为内外拓扑荷数为5,1;20,1时产生的光强分布。
结语✦
本文中所设计的复合涡旋光生成装置,可以依使用需求形成任意数量共心圆环。这种复合涡旋光将在光通信和微粒操纵等领域有着广泛的应用前景。
参考文献:1.刘晓轩.产生共轴复合涡旋光的螺旋相位板设计研究[D].广东工业大学,2022.
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