光不僅可以攜帶自旋角動量,還可以攜帶軌道角動量。其中,自旋角動量與光波的圓偏振態(tài)有關(guān),而軌道角動量來源于光波的螺旋相位結(jié)構(gòu)。自Allen等1992年首次理論確認(rèn)了光子軌道角動量的物理概念和內(nèi)涵以來,這類具有特殊螺旋相位波前的新型光場吸引了越來越多的研究興趣,在經(jīng)典光學(xué)及量子光學(xué)領(lǐng)域均展示出了諸多重要的應(yīng)用前景。本文從基礎(chǔ)物理及應(yīng)用物理兩個層面出發(fā),著重介紹了軌道角動量光束的制備與探測技術(shù),特別是近年來軌道角動量調(diào)控在螺旋相襯成像技術(shù)、遠(yuǎn)程旋轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)探測技術(shù)及光學(xué)微操控技術(shù)等領(lǐng)域的研究進展。

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【部分圖文】：

圖4依賴Gouy相位的干涉裝置[39]

式中:p為徑向量子數(shù);wz表征光束在z處的半徑;Rz為光束波前的曲率半徑;k為光束波數(shù);Lp|?|為拉蓋爾多項式;φg=arctan(z/zR)為Gouy相位[38]。若在干涉儀中改變其中一路光束的Gouy相位,則兩路光束在干涉前會形成依賴于徑向量子數(shù)p的相位差。這與....

圖5拉蓋爾-高斯光束的分離探測結(jié)果[39]

幾乎同一時期,Zeilinger團隊[39]和Boyd團隊[40]均設(shè)計了類似圖4所示的實驗裝置,通過在光路A中設(shè)計一系列透鏡使得A路中光束的Gouy相位不斷累積,并最終使得A、B兩路Gouy相位差值為Δφg=π/2,這樣經(jīng)過(2p+|l|+1)的倍增后,不同徑向及角向模式的拉蓋....

圖6基于坐標(biāo)變換實現(xiàn)軌道角動量模式分離[41]。

圖5拉蓋爾-高斯光束的分離探測結(jié)果[39]干涉儀法利用兩路光束的相位差實現(xiàn)了軌道角動量的探測分離,但是在此過程中往往存在模式簡并問題,若想實現(xiàn)軌道角動量光束的逐個分離,需要級聯(lián)多個干涉儀,但缺乏足夠的穩(wěn)定性和魯棒性。為了克服這一問題,科學(xué)家們基于光學(xué)衍射元件提出了幾何變換法。該....

圖1軌道角動量光束的制備方法。

近年來,應(yīng)用比較廣泛的軌道角動量光束制備技術(shù)方案主要包括三種。1)空間光調(diào)制器[22-24]:如圖1(a)所示,將基模高斯光入射到加載有相位信息exp(ilφ)的空間光調(diào)制器的液晶陣列后,一級衍射光便是具有l(wèi)重螺旋相位結(jié)構(gòu)的軌道角動量光束。2)Q板(Q-plate)[25-26]....

本文編號：3944552