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完美涡旋光中微米级粒子的受力与力矩特性分析 被引量：2
1
作者 张亚楠 李曼曼 +3 位作者 严绍辉 周源 李星 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期111-118,共8页
基于紧聚焦方法在几何焦平面处获得了完美涡旋光场,理论分析了该光场中微米级尺寸微粒受到的光学力与轨道矩。结果表明,该完美涡旋光可以在横平面上捕获微粒并驱动其绕光轴做轨道旋转运动,微粒受到的轨道矩随着拓扑荷的增大先增大后趋... 基于紧聚焦方法在几何焦平面处获得了完美涡旋光场,理论分析了该光场中微米级尺寸微粒受到的光学力与轨道矩。结果表明,该完美涡旋光可以在横平面上捕获微粒并驱动其绕光轴做轨道旋转运动,微粒受到的轨道矩随着拓扑荷的增大先增大后趋近于稳定。此外,分析了圆偏振、径向偏振和方位角偏振完美涡旋光对微粒施加的光学力和轨道矩。结果表明完美涡旋光的偏振态在一定程度上会影响微粒的轨道运动,圆偏振完美涡旋光更适合用于诱导微粒轨道旋转。 展开更多
关键词 光学捕获 偏振态 完美涡旋光 光学力 轨道矩
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完美涡旋光拓扑荷的原位测定 被引量：1
2
作者 任斐斐 梁言生 +3 位作者 蔡亚楠 何旻儒 雷铭 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期141-147,共7页
为了实现对完美涡旋光拓扑荷的快速测定,提出了一种同轴干涉测定方法,其基本思路是利用一个空间光调制器同时调制产生完美涡旋光与球面波,调制球面波的发散角使两者发生干涉,利用干涉条纹数来实现拓扑荷数的直接快速测定.理论模拟和实... 为了实现对完美涡旋光拓扑荷的快速测定,提出了一种同轴干涉测定方法,其基本思路是利用一个空间光调制器同时调制产生完美涡旋光与球面波,调制球面波的发散角使两者发生干涉,利用干涉条纹数来实现拓扑荷数的直接快速测定.理论模拟和实验测定结果表明,利用该方法得到的干涉条纹可以测定完美涡旋光的拓扑荷,包括大小与符号.进一步,利用该方法测量了完美涡旋光阵列与球面波的干涉图样,实现了对每个完美涡旋光的拓扑荷的快速测定.该原位测定方法简单、有效,对于利用完美涡旋光实现轨道角动量控制和信息编码等应用具有参考意义. 展开更多
关键词 完美涡旋光 拓扑荷数 同轴干涉 空间光调制器 傅里叶变换
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完美涡旋光束在大气湍流中的斜程传输特性 被引量：2
3
作者 汪航 汪玉琴 张蓉竹 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期40-46,共7页
完美涡旋(POV)光束具有光束半径与拓扑荷数无关的特点,与其他涡旋光束相比具有更加稳定的空间强度分布特性。利用多相位屏法和傅里叶变换法,分析了POV光束在大气湍流中的斜程传输特性。采用光束漂移和孔径平均闪烁指数作为大气湍流影响... 完美涡旋(POV)光束具有光束半径与拓扑荷数无关的特点,与其他涡旋光束相比具有更加稳定的空间强度分布特性。利用多相位屏法和傅里叶变换法,分析了POV光束在大气湍流中的斜程传输特性。采用光束漂移和孔径平均闪烁指数作为大气湍流影响光束质量的评价参数,对比了POV光束与高斯涡旋光束在相同传输条件下的光束质量。结果表明:相比于高斯涡旋光束,POV光束的光束稳定性更好。当拓扑荷数增大或天顶角减小时,POV光束抵抗大气湍流的能力增强。在不改变POV光束拓扑荷数的前提下增大其光束半径,也能提高POV光束对大气湍流的抵抗能力。 展开更多
关键词 完美涡旋 大气湍流 涡旋光束 多相位屏 传输特性
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平面波斜入射空间光调制器对产生完美涡旋光束的影响 被引量：3
4
作者 任苗苗 刘思梦 +2 位作者 李新忠 马海祥 张浩 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第6期90-94,共5页
研究了平面波斜入射空间光调制器(SLM)时完美涡旋光束的变化。结合螺旋相位与锥透镜透过率函数设计相位掩模板,在SLM的傅里叶平面上产生完美涡旋光束。所产生的涡旋性质通过调控完美涡旋光束±1级干涉得到了验证。改变平面波照射在... 研究了平面波斜入射空间光调制器(SLM)时完美涡旋光束的变化。结合螺旋相位与锥透镜透过率函数设计相位掩模板,在SLM的傅里叶平面上产生完美涡旋光束。所产生的涡旋性质通过调控完美涡旋光束±1级干涉得到了验证。改变平面波照射在SLM上的入射角,完美涡旋光束离心率与平面波入射角为线性函数关系,相关系数高达0.986 72。此外,随着平面波入射角增大,完美涡旋光束总光强也随之变弱。 展开更多
关键词 物理光学 光场调控 完美涡旋光束 空间光调制器 线性相关
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基于光学衍射神经网络的完美涡旋光轨道角动量识别 被引量：2
5
作者 成科 胡晓楠 +4 位作者 贺瑜 孟维佳 栾海涛 顾敏 方心远 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期262-271,共10页
完美涡旋光束(POVB)是径向强度分布和半径均与光束轨道角动量(OAM)状态无关的一类涡旋光,已被应用于光学操控、光通信、激光材料处理等领域。其中, POVB轨道角动量状态的探测是关键且有挑战的技术。本研究通过并行梯度下降算法,构建了... 完美涡旋光束(POVB)是径向强度分布和半径均与光束轨道角动量(OAM)状态无关的一类涡旋光,已被应用于光学操控、光通信、激光材料处理等领域。其中, POVB轨道角动量状态的探测是关键且有挑战的技术。本研究通过并行梯度下降算法,构建了光学衍射神经网络(DNN),实验上实现了轨道角动量阶数在-50~+50范围内的POVB的识别。在此过程中,衍射转换效率可达58%。本研究为POVB的OAM探测提供了新的思路,在POVB的各类应用中均存在潜在应用价值。 展开更多
关键词 傅里叶光学 轨道角动量探测 光学衍射神经网络 完美涡旋光束
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克尔效应对两种特殊涡旋光束传输特性的影响
6
作者 汪航 汪玉琴 张蓉竹 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第1期68-73,共6页
完美涡旋光束与环形艾里高斯涡旋光束在传输过程中能够克服衍射的影响,保持较为集中的光能量分布。当光束能量较高时,远程传输过程中这两种光束都会受到克尔效应的影响。利用分步傅里叶方法分析和比较了两种光束在克尔效应影响下的传输... 完美涡旋光束与环形艾里高斯涡旋光束在传输过程中能够克服衍射的影响,保持较为集中的光能量分布。当光束能量较高时,远程传输过程中这两种光束都会受到克尔效应的影响。利用分步傅里叶方法分析和比较了两种光束在克尔效应影响下的传输特性,重点讨论了入射光强和拓扑荷数变化时光束能量的变化规律。结果表明,受衍射和克尔效应共同作用,在大气中传输时两种涡旋光束的能量分布都将随传输距离的增加发生周期性变化,且能量分布变化周期随入射光强增大而减小,而且随着拓扑荷数的增大,光束稳定性也增强。相比而言完美涡旋光束的形状保持能力更好,能量演变更加平稳。 展开更多
关键词 涡旋光束 克尔效应 完美涡旋光束 艾里涡旋光束
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多环形光学涡旋阵列的实验产生及特性
7
作者 任豪 李迪 +2 位作者 刘世航 张浩 李新忠 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期90-95,M0007,M0008,共8页
将多个完美涡旋同轴叠加,产生了一种多环形光学涡旋阵列。多环形光学涡旋阵列中涡旋的数量和大小由所用完美涡旋的拓扑荷决定,其涡旋性质通过调控±1级多环形光学涡旋阵列干涉验证。通过改变完美涡旋初始相位差,可以实现多环形光学... 将多个完美涡旋同轴叠加,产生了一种多环形光学涡旋阵列。多环形光学涡旋阵列中涡旋的数量和大小由所用完美涡旋的拓扑荷决定,其涡旋性质通过调控±1级多环形光学涡旋阵列干涉验证。通过改变完美涡旋初始相位差,可以实现多环形光学涡旋阵列的旋转。研究结果表明:相邻两环间隔最小时,锥透镜锥角差为0.04 rad。在最小环间隔条件下,将多束完美涡旋同轴叠加,探索出多环形光学涡旋阵列中环数量的极限为4。 展开更多
关键词 物理光学 光场调控 完美涡旋光束 多环形光学涡旋阵列 微粒操纵
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基于自由透镜相位的多维度轨道角动量全息(特邀)
8
作者 于鑫阳 李发静 +3 位作者 罗嘉祺 陈克莉 聂守平 袁操今 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期73-84,共12页
光学轨道角动量全息是一种有效的信息存储和加密技术,但轨道角动量这一单个维度已经无法满足日益增加的复用容量需求,拓展额外的复用自由度是该项技术的发展方向。构建了一种将多参数可调的自由透镜相位引入轨道角动量全息中实现径向、... 光学轨道角动量全息是一种有效的信息存储和加密技术,但轨道角动量这一单个维度已经无法满足日益增加的复用容量需求,拓展额外的复用自由度是该项技术的发展方向。构建了一种将多参数可调的自由透镜相位引入轨道角动量全息中实现径向、角向和轴向三个维度联合复用的方案。模拟和实验结果均表明,只有用与编码拓扑荷值l符号相反的、径向位移参数r0以及焦距f相同的自由透镜相位所调制的完美光学涡旋照射时,方可重建出正确的目标图像。此外,将自由透镜相位中的形状控制因子q作为额外的编码载体,进一步增加复用全息的信道数量。同时,还证明了基于自由透镜相位的轨道角动量全息可以实现分数阶拓扑荷复用。该技术将轨道角动量全息技术与光场调控技术相结合,提高了全息加密的安全性,增加了复用信道的自由度,在通信领域具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 轨道角动量 复用全息 光场调控 自由透镜 完美光学涡旋
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高阶衍射级光束的轨道角动量
9
作者 樊海豪 朱刘昊 +1 位作者 台玉萍 李新忠 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期127-135,共9页
为研究高阶衍射级光束的轨道角动量,基于计算全息法在空间光调制器的傅里叶平面产生了不同衍射级的完美涡旋光束,并利用球面波干涉法对其拓扑荷值进行了测量。理论和实验结果表明不同衍射级p上的整数阶和分数阶完美涡旋光束的拓扑荷值l... 为研究高阶衍射级光束的轨道角动量,基于计算全息法在空间光调制器的傅里叶平面产生了不同衍射级的完美涡旋光束,并利用球面波干涉法对其拓扑荷值进行了测量。理论和实验结果表明不同衍射级p上的整数阶和分数阶完美涡旋光束的拓扑荷值l都满足l=mp的关系,其中m是相位掩模板的拓扑荷值。并进一步对不同衍射级的光学涡旋阵列进行了实验研究,结果表明光学涡旋阵列中光学涡旋的拓扑荷值满足l=p的关系,高阶衍射级上的衍射光束比+1级衍射光束具有更大的轨道角动量。该研究为光学涡旋及光学涡旋阵列进一步的研究及应用提供了理论和实验参考。 展开更多
关键词 傅里叶光学 轨道角动量 计算全息 完美涡旋光束 光学涡旋阵列
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基于微纳结构的光子轨道角动量复用及检测进展
10
作者 欧阳旭 张明偲 +3 位作者 杨清帅 曹耀宇 徐毅 李向平 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期251-261,共11页
1992年Allen等认识到光子可以携带轨道角动量(OAM),其表现为波前的螺旋相位分布。由于其独特的光场分布以及其拓扑荷理论上可取任意整数等特性, OAM光束在超分辨成像、高密度数据编码等领域具有重要作用。对微纳尺度下OAM光束与物质相... 1992年Allen等认识到光子可以携带轨道角动量(OAM),其表现为波前的螺旋相位分布。由于其独特的光场分布以及其拓扑荷理论上可取任意整数等特性, OAM光束在超分辨成像、高密度数据编码等领域具有重要作用。对微纳尺度下OAM光束与物质相互作用新机制的研究,有望为现代光子器件以及多维光与物质相互作用等领域提供新的思路和方法。介绍了本课题组利用OAM光束在纳米结构上实现多维信息复用以及OAM光束拓扑荷的探测技术,并对纳米尺度OAM光束的应用进行了展望。 展开更多
关键词 信息光学 轨道角动量 光复用 编码解码 完美涡旋光 涡旋光检测
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