光纤结构光场产生及应用 
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1 引言
近年来,空间结构光场引起了国内外研究者们的广泛关注,并迅速发展成为光学领域的一个研究热点。空间结构光场由于具有特殊的相位及偏振态分布特性[1-2],在精密测量[3]、超分辨成像[4]、微粒操控[5]、非线性光学[6]、量子光学[7]及大容量光通信[8]等领域有着重要的研究价值和广阔的应用前景。
一般地,可将空间结构光场分为两类:一类是自由空间结构光场,另一类是光纤结构光场。自由空间结构光场不受边界条件约束,可利用空间光调制器[9]、Q板[10]、螺旋相位板[11]、硅基光子器件[12]、金属微纳结构[13]等实现类型多样的空间结构光场产生,如具有螺旋相位分布的涡旋光场、具有特殊偏振态分布的矢量光场及具有无衍射传输特性的贝塞尔光场等。与自由空间结构光场相比,光纤结构光场的产生受边界条件严格约束,结构光场的类型非常有限,但是光纤结构光场也具有一些无可比拟的优势。例如,不同波长、强度/偏振态分布的结构光场在光纤中自然同轴传输时,可大大提高受激发射耗损(STED)荧光显微成像照明光源的同轴性及环境稳定性[14];光纤传输损耗低,将光纤结构光场作为光纤通信系统的一个新自由度,可极大地提高远距离光纤通信系统的信息传输容量[15];光纤结构光场在光纤内部传输,当其用于激发光纤端面集成的金属针尖时,既可实现高功率密度纳米聚焦光源产生,也可消除远场激发的背景噪声[16-17],其在高分辨光谱学测量方面具有非常重要的应用价值。本文首先讨论光纤结构光场的产生机理,然后介绍光纤结构光场产生的主要方法,最后介绍光纤结构光场的一些典型应用。
2 光纤结构光场产生机理
2.1 光纤柱矢量光场产生机理
角向和径向偏振矢量光场是两种典型的柱矢量光场,二者在紧聚焦情况下呈现出不同的强度及偏振分布特性。角向偏振矢量光场在紧聚焦情况下,横向电场强度呈环状分布,且无纵向电场分量[18],其在STED荧光显微成像、分子取向检测等方面具有广阔的应用前景[19-20]。而径向偏振矢量光场在紧聚焦情况下,具有非常强的纵向电场分量,其在金属纳米粒子捕获、针尖增强拉曼光谱检测等方面具有重要的应用价值[21-22]。
对于阶跃型折射率分布的少模光纤,由于忽略了光纤的横向折射率梯度,求解光纤标量波动方程时只能给出
图 1. 少模光纤[24]。 (a)标量模式横向模场强度及有效折射率; (b)矢量模式横向模场强度、偏振和有效折射率
Fig. 1. Few-mode fiber[24]. (a) Transverse mode field intensity and effective refractive index in scalar mode; (b) transverse mode field intensity, polarization and effective refractive index in vector mode
2.2 光纤涡旋光场产生机理
弱导近似下,少模光纤中矢量模式的横向电场分布可表示为
表 1. 光纤矢量模式的场方向函数
Table 1. Field direction functions of fiber-based vector modes
|
根据
式中:单位矢量
此外,TE01±iTM01=
图 2. 三组严格简并高阶矢量模式叠加实现涡旋光场产生的数值模拟结果[24]。(a) HE21even/odd; (b) HE31even/odd; (c) EH11even/odd
Fig. 2. Numerical simulation results of vortex light field generation by superposition of three strict degenerate high-order vector modes[24]. (a) HE21even/odd; (b) HE31even/odd; (c) EH11even/odd
3 光纤结构光场产生方法
3.1 基于自由空间光耦合的光纤结构光场产生
光纤结构光场的产生最初是利用自由空间光场与光纤之间的耦合来实现,此类结构光场产生方法可以分为两类:1)自由空间高斯光束耦合进光纤,以实现光纤结构光场产生。2002年,法国贝桑松大学Grosjean等[25]利用此方法实现了光纤柱矢量光场产生,此方法需要自由空间高斯光束聚焦后与光纤端面之间倾斜耦合。虽然利用此方法可以将自由空间高斯光束耦合为光纤柱矢量光场,但光纤柱矢量光场的能量利用率很低(1%)。2)利用体光学器件在自由空间产生柱矢量光场,然后将自由空间柱矢量光场耦合进光纤,以实现光纤柱矢量光场产生。2015年,南非金山大学Ndagano等[26]利用此方法实现了光纤柱矢量光场产生,实验装置如
图 3. 自由空间矢量光场耦合实现光纤柱矢量光场产生[25]。(a)实验装置; (b)横向模场强度和偏振分布
Fig. 3. Fiber-based cylindrical vector light field generated by free space vector light field coupling. (a) Experimental setup; (b) transverse mode field intensity and polarization distributions
2015年,美国波士顿大学Gregg等[27]利用
图 4. (a)空芯环形光纤横截面的光学图像及材料折射率分布; (b)空芯环形光纤支持传输的相邻高阶矢量模式间的有效折射率差; (c)自由空间涡旋光场耦合实现光纤涡旋光场产生实验装置; (d)光纤高阶涡旋光场的螺旋相位分布检测结果[27]
Fig. 4. (a) Optical image of cross section and refractive index distribution of materials for air-core optical fiber; (b) effective refractive index difference between adjacent high-order vector modes of air-core optical fiber; (c) experimental setup for fiber-based vortex light field generation by free-space vortex light field coupling; (d) detection results of spiral phase distribution of fiber-based high-order vortex light field[27]
3.2 基于机械微弯光栅的光纤结构光场产生
根据光纤光栅模式耦合理论,长周期光纤光栅可实现光纤中同向传输模式间的耦合,是实现光纤结构光场直接产生的理想器件,但并非所有类型的长周期光纤光栅都能实现光纤结构光场产生。如果长周期光纤光栅横截面上的折射率调制呈均匀分布,其只能将光纤纤芯基模转换为同向传输的同阶高次模[28]。即该类型的长周期光纤光栅只能改变模式的径向数,不能改变其角向数,而光纤结构光场对应于光纤的高阶矢量模式,因此,利用横截面上折射率调制呈均匀分布的长周期光纤光栅,无法实现光纤结构光场的直接产生。
2009年,美国波士顿大学Ramachandran等[29]利用具有均匀周期性变化的金属凹槽挤压空芯环形光纤,形成
图 5. (a)机械微弯长周期光纤光栅实现光纤柱矢量/涡旋光场产生实验装置; (b)机械微弯长周期光纤光栅透射光谱;(c)光纤柱矢量光场产生及偏振分布检测结果; (d)光纤涡旋光场产生及螺旋相位分布检测结果[29]
Fig. 5. (a) Experimental setup for cylindrical vector beams and first-order vortex beams via a micro-bend long period fiber grating; (b) transmission spectra of micro-bend long period fiber grating; (c) fiber-based cylindrical vector light field generation and detection results of polarization distribution; (d) fiber-based vortex light field generation and detection results of spiral phase distribution[29]
2016年,华中科技大学的Li等[31]也利用机械微弯长周期光纤光栅实现了光纤中一阶涡旋光场产生。实验原理如
图 6. (a)机械微弯长周期光纤光栅实现一阶涡旋光场产生原理; (b)(c) ±1阶涡旋光场模场强度分布; (d)(e) ±1阶涡旋光场与高斯光同轴干涉产生的螺旋状干涉条纹[31]
Fig. 6. (a) Principle of first-order vortex light field generation by micro-bend long period fiber grating; (b)(c) mode field intensity distributions of ±1-order vortex light fields; (d)(e) spiral interference fringes generated by coaxial interference between ±1-order vortex light fields and Gaussian light[31]
3.3 基于声致光纤光栅的光纤结构光场产生
近期,利用声致光纤光栅(AIFG)实现了光纤结构光场产生。光纤是一种柱状波导,不仅可以传输光学模式,还可以传输声学模式。当具有线偏振特性的最低阶声弯曲波F11在去掉涂覆层的光纤中传输时[32],光纤轴向会出现周期性微弯,如
图 7. (a)模式F11在光纤中的传输示意图; (b)模式F11的横向模场强度分布; (c)模式HE11的横向模场强度分布; (d)光纤横截面上模式HE11与F11偏振方向之间的夹角?; (e)~(h)模式HE11与第1组高阶矢量模式(TE01,HE21even/odd,TM01)的耦合系数κ随?的变化[32]
Fig. 7. (a) Schematic of transmission of mode F11 in fiber; (b) transverse mode field intensity distribution of mode F11; (c) transverse mode field intensity distribution of mode HE11; (d) included angle ? between polarization directions of modes HE11 and F11 on cross section of optical fiber; (e)-(h) coupling coefficient κ between mode HE11 and first group high-order vector modes (TE01, HE21even/odd, TM01) versus ?[32]
根据
图 8. 632.8, 532, 1550 nm波长情况下,(a1)~(a5)、(c1)~(c5)、(e1)~(e5)光纤径向/(b1)~(b5)、(d1)~(d5)、(f1)~(f5)角向偏振矢量光场产生及偏振态检测结果[33]
Fig. 8. Polarization vector light field generation and detection results of polarization of (a1)-(a5), (c1)-(c5), (e1)-(e5) radial/(b1)-(b5), (d1)-(d5), (f1)-(f5) azimuthal fiber-based vector fields at wavelengths of 632.8, 532, 1550 nm[33]
图 9. 1540,1545,1550,1555,1560 nm波长情况下,(a1)~(e1),(a3)~(e3)光纤±1阶涡旋光场的模场强度分布和(a2)~(e2),(a4)~(e4)产生的±1阶涡旋光场与高斯光同轴干涉产生的螺旋状干涉条纹[32]
Fig. 9. (a1)-(e1), (a3)-(e3) Mode field intensity distributions of fiber-based ±1-order vortex light fields and (a2)-(e2), (a4)-(e4) spiral interference fringes generated by coaxial interference between ±1-order vortex light fields and Gaussian light at wavelengths of 1540,1545,1550,1555,1560 nm[32]
图 10. AIFG级联矢量模式耦合在光纤中产生的高阶涡旋光场的模场[24]。(a)(b)原理图; (c)(d)模场强度分布及螺旋干涉条纹
Fig. 10. Fiber-based high-order vortex light field generation by cascaded vector mode coupling of AIFG[24]. (a)(b) Schematic diagrams; (c)(d) mode field intensity distributions and spiral interference fringes
下面介绍如何借助AIFG的宽光谱耦合特性实现光纤中超快光纤涡旋光场的直接产生。
图 11. (a)飞秒脉冲自相关曲线; (b)飞秒脉冲光谱及AIFG的透射光谱; (c) AIFG实现矢量基模与第1组高阶矢量模式耦合的相位匹配关系; (d)(e)飞秒涡旋光场的强度及线偏振特性数值计算结果; (f)(g)飞秒涡旋光场的螺旋相位分布计算结果[34]
Fig. 11. (a) Autocorrelation curve of femtosecond pulse; (b) spectrum of femtosecond pulse and transmission spectrum of AIFG; (c) phase matching relationship between fundamental vector mode and first group high-order vector mode coupling achieved by AIFG; (d)(e) numerical calculation results of intensity and linear polarization characteristics of femtosecond vortex light field; (f)(g) calculation results of spiral phase distribution of femtosecond vortex light field[34]
图 12. (a)(b) ±1阶飞秒涡旋光场的横向模场强度分布; (c)(d)通过图12(a)、(b)中心的水平强度曲线; (e)(f)飞秒涡旋光场与高斯光离轴干涉产生的叉形干涉条纹; (g) 1阶飞秒涡旋光场线偏振特性检测结果[34]
Fig. 12. (a)(b) Transverse mode field intensity distributions of ±1-order femtosecond vortex light fields; (c)(d) horizontal intensity curves through centers of Fig. 12 (a) and Fig. 12 (b); (e)(f) fork-shaped interference fringes generated by off-axis interference between femtosecond vortex light field and Gaussian light; (g) detection results of linear polarization characteristics of 1-order femtosecond vortex light field[34]
3.4 基于光纤端面微结构的光纤结构光场产生
螺旋相位板和叉形光栅是实现自由空间涡旋光场产生的两种常用体光学器件。2016年,印度理工学院马德拉斯分校的Vayalamkuzhi等[36]利用聚焦粒子束刻蚀方法在光纤端面加工了螺旋相位板[
3.5 基于手征光纤光栅的光纤结构光场产生
手征光纤光栅是一种轴向具有螺旋状折射率调制的周期性结构。此类光纤光栅的结构类似于螺旋相位板,具有类似固定拓扑荷数涡旋光场所携带的轨道角动量(OAM),其实现光纤涡旋光场产生的本质是将自身携带的OAM耦合到通过光栅区域的高斯光束,进而实现光纤中特定拓扑荷数涡旋光场产生。关于利用手征光纤光栅实现光纤涡旋光场产生的矢量模式耦合机理,国内外已有很多文献进行了报道[39-41],但其难点是如何在实验上精准控制手征光纤光栅结构的周期,以满足手征光栅结构实现涡旋光场产生的相位匹配条件。
图 13. (a)光纤端面加工的螺旋相位板扫描电子显微镜(SEM)图; (b)螺旋相位板局部放大图; (c)光纤端面加工的叉形光栅SEM图; (d)叉形光栅局部放大图; (e)(f)螺旋相位板和叉形光栅产生的涡旋光场的强度分布; (g)(h)螺旋相位板和叉形光栅产生的涡旋光场与高斯光离轴干涉产生的叉形干涉条纹[36]
Fig. 13. (a) Scanning electron microscope (SEM) image of spiral phase plate patterned on a fiber core; (b) local amplification image of spiral phase plate; (c) SEM image of fork-shaped grating patterned on a fiber core; (d) local amplification image of fork-shaped grating; (e)(f) intensity distributions of vortex light field generated by spiral phase plate and fork-shaped grating; (g)(h) fork-shaped interference fringes generated by off-axis interference between Gaussian light and vortex light field gene
2006年,美国加利福尼亚大学尔湾分校的Dashti等[42-43]利用两束偏振方向正交的最低阶声弯曲波在双模色散补偿光纤中的传输构建了如
图 14. (a)手征光纤光栅构建及涡旋光场产生实验装置; (b)涡旋光场模场强度分布; (c)(d) ±1阶涡旋光场与线偏振高斯光同轴干涉产生的螺旋状干涉条纹[39]
Fig. 14. (a) Experimental setup for chiral fiber grating construction and vortex light field generation; (b) mode field intensity distribution of vortex light field; (c)(d) spiral interference fringes generated by coaxial interference between ±1-order vortex light field and linearly polarized Gaussian light[39]
近期,利用声学手征光纤光栅在常规少模光纤中实现了可见光波段±1阶涡旋光场产生[44]。
图 15. (a)利用两束偏振方向正交的声弯曲波叠加实现手征光纤光栅产生实验装置; (b)~(e)光纤中涡旋声场的横向模场强度及相位分布; (f)~(i)光纤涡旋光场的模场强度分布及螺旋相位检测结果[44]
Fig. 15. (a) Experimental setup for chiral fiber grating generation by superposition of two perpendicularly polarized acoustic flexural waves; (b)-(e) transverse mode field intensity and phase distributions of fiber-based vortex acoustic field; (f)-(i) detection results of mode field intensity distribution and spiral phase of fiber-based vortex light field
3.6 基于CO2激光器写制长周期光栅的光纤结构光场产生
常规长周期光纤光栅由于折射率调制在光纤横截面上呈均匀分布,只能用以实现光纤中纤芯基模(LP01)与同向传输的零阶高次模(LP0
2015年,香港城市大学Dong等[45]利用CO2激光侧向曝光通信波段双模光纤,在光纤中制备了长周期光纤光栅。由于利用CO2激光侧向曝光在光纤纤芯中形成的折射率调制在纤芯横截面上呈非均匀分布,利用此类长周期光纤光栅可以实现光纤径向/角向偏振矢量光场产生,其横向模场强度分布及偏振态检测结果如
图 16. (a)光纤径向/角向偏振矢量光场产生及偏振态检测结果; (b)倾斜长周期光纤光栅结构示意图; (c)光纤涡旋光场产生及螺旋相位分布检测结果[45-46]
Fig. 16. (a) Detection results of fiber-based radial/angular polarization vector light field generation and polarization state; (b) structural diagram of tilted long-period fiber grating; (c) detection results of fiber-based vortex light field generation and spiral phase distribution[45-46]
3.7 基于光纤耦合器的光纤结构光场产生
2017年,英国南安普顿大学的Pidishety等[48]利用常规单模光纤与空芯少模光纤制备了如
图 17. (a)光纤耦合器实现柱矢量光场产生实验装置; (b)(c)光纤径向/角向偏振矢量光场的横向模场强度分布及偏振态检测结果[48]
Fig. 17. (a) Experimental setup for cylindrical vector light field generation by fiber coupler; (b)(c) detection results of transverse mode field intensity distribution and polarization state of fiber-based radial/angular polarization vector light field[48]
4 光纤结构光场的典型应用
4.1 STED成像
STED荧光显微成像使用两束不同波长、不同能量分布且严格共轴的激光,一束为高斯光束,用作激发光;另一束为环状光束,用作损耗光。激发光使艾里斑范围内的荧光分子被激发,其电子从基态跃迁到激发态。损耗光使激发光斑外围的激发态分子以受激辐射的方式回到基态,而位于激发光斑内部区域的激发态分子则不受损耗光的影响,仍以自发荧光方式回到基态。此同轴照明方式可将自发荧光区域限制在小于艾里斑的区域内,极大地提高了成像分辨率[49-52],并在生物医学等领域得以广泛应用。
常规STED照明光源利用体光学器件在自由空间搭建,为了确保激发光与损耗光高度同轴,需要苛刻的双光束同轴校准过程,系统稳定性易受外界环境影响。而光纤中不同波长和不同强度分布的两束光自然同轴[53],无需苛刻的双光束同轴校准过程,且不易受外界环境影响,在构建STED照明光源方面非常便捷。2014年,澳大利亚斯文本理工学院的Gu等[54]利用光纤角向偏振矢量光场构建了如
图 18. (a)光纤STED荧光显微成像系统; (b)激发和损耗光束在聚焦区域的重叠实现焦斑3D绘图; (c)(d)激发光焦点的图像及横截面上的强度分布; (e)(f)损耗光束的环形焦点的图像及横截面上的强度分布; (g)纳米荧光微球STED成像[54]
Fig. 18. (a) Fiber-based STED fluorescence microscopic imaging system; (b) 3D plots of the focal spot achieved by the overlapping of the excitation and depletion beams in the focal region; (c)(d) image and cross-section of the focal spot of the excitation beam; (e)(f) image and cross-section of a doughnut shaped focal spot of the depletion beam; (g) STED imaging of nanofluorescence microspheres[54]
4.2 长距离、大容量光纤OAM通信
目前,OAM通信引起了国内外研究者们的广泛关注。光波的振幅、相位、偏振、波长和时间维度作为光纤通信系统的自由度,如
2013年,美国波士顿大学的Bozinovic等[55]利用如
图 19. (a) OAM作为数据复用的一个新自由度; (b)涡旋光纤光学显微图像; (c)光纤OAM通信实验配置; (d)涡旋光纤承载两种涡旋模式的10波长、20×4 Gbit/s及16-QAM信号传输框图[55]
Fig. 19. (a) OAM as new degree of freedom for data multiplexing; (b) optical microscopic image of vortex fiber; (c) experimental configuration of fiber OAM communication; (d) block diagram of 20×4 Gbit/s 16-QAM signal transmission over 10 wavelengths carrying two vortex modes in vortex fiber
4.3 等离子针尖纳米聚焦
等离子体针尖纳米聚焦可打破常规光学系统衍射极限,将光能量局域在针尖尖端纳米尺度范围内,其在针尖增强拉曼光谱学[58-61]及纳米非线性光谱学领域[62-65]具有重要的应用价值。通常情况下,利用激发光远场照明金属针尖实现针尖尖端等离子体纳米聚焦,但激发光的聚焦光斑尺寸远大于金属针尖,在激发金属针尖实现纳米聚焦的同时,还会产生很大的背景噪声,这将降低针尖拉曼/纳米非线性光谱检测系统的灵敏度和分辨率。
2015年,德国耶拿大学的Tugchin等[66]提出利用光纤径向偏振矢量光场内激发镀金属膜光纤针尖,既可实现等离子针尖纳米聚焦,又可消除远场激发背景噪声。当光纤径向偏振矢量光场内激发镀金属膜光纤针尖时,如
4.4 非线性频率转换
光纤中的受激拉曼散射(SRS)效应是非线性光纤光学领域的重要研究热点之一。利用SRS效应可以构建光纤拉曼激光器及光纤拉曼放大器,二者在光纤通信领域具有重要的应用价值。此外,光纤通信系统中的SRS效应产生的新频率成分,会导致光纤通信系统的信道功率分配失衡,从而降低通信系统的信息承载容量。光纤通信系统中,虽然光纤结构光场作为一个新自由度,可以极大地提高系统的信息承载容量,然而,结构光场在光纤中长距离传输时引起的SRS效应对通信系统数据传输的影响并不清楚,因此对空间结构光场在光纤中传输时引起的SRS效应的研究显得至关重要。
美国波士顿大学的Ramachandran等[67]利用如
5 展望
光纤结构光场作为光场调控的一个重要分支,在诸多领域引起广泛关注。截至目前,研究者们在光纤结构光场的产生机理和方法等方面开展了大量工作,并取得了一系列研究进展;此外,基于结构光场在光纤中长距离、同轴及稳态传输等特性,研究者们在STED成像、光纤涡旋光通信、无背景纳米聚焦光源产生和非线性频率转换等方面开展了一系列探索。经过十几年坚持不懈的努力,光纤结构光场调控得以长足发展,但仍有许多问题亟待解决。
1)光纤结构光场分束/合束。光纤中能量的分束/合束是构建全光纤通信系统的关键,常规光纤耦合器利用单模光纤制备,基于锥形光纤的倏逝波耦合,即可实现光纤能量分束。然而,光纤结构光场是高阶矢量模式,其只能在少模光纤中传输,若要实现光纤结构光场的分束/合束,需要在实现能量分束/合束的同时,还要确保耦合到其他光纤中的能量仍然与原有光场保持相同的相位和偏振分布,该部分研究工作尚缺乏理论和实验支持。
2)支持结构光场稳态传输的少模光纤制备。光纤结构光场大都利用常规少模光纤产生,此类光纤通过增加纤芯直径以提高支持传输的矢量模式数,但其不能实现简并矢量模式的有效分离。虽然利用此类光纤可实现结构光场产生,但由于同组高阶矢量模式的有效折射率非常接近,光纤结构光场的相位/偏振分布易受外界扰动影响。此外,虽然已有研究工作报道利用涡旋光纤实现了长距离、大容量光通信,但此类光纤只能实现第一组高阶简并矢量模式的有效分离,不支持更高阶简并矢量模式的传输及有效分离。而支持更高阶简并矢量模式有效分离及稳态传输的少模光纤的制备,必将极大地提高光纤模分复用系统的信息传输容量。
图 20. (a)径向偏振矢量光场内激发镀金属膜光纤针尖结构示意图; (b)光学径向偏振矢量模式与SPP径向偏振矢量模式的有效折射率随针尖直径的变化; (c)镀金属膜光纤针尖SEM图; (d)针尖局部放大图; (e)光纤径向偏振矢量模式内激发镀金属膜光纤针尖实现针尖尖端纳米聚焦光源产生; (f)针尖纳米聚焦光源激发环状金属纳米结构示意图; (g)环状金属纳米结构SEM图; (h)金属环表面SPP模式的横向模场强度分布; (i)~(l) SPP模式偏振态分布检测结果[66]
Fig. 20. (a) Structural diagram of metal-coated optical fiber tip excited by radially polarized vector light field; (b) relationship between effective refractive index of optical radial polarization vector mode and SPP radial polarization vector mode with tip diameter; (c) SEM image of metal-coated optical fiber tip; (d) local enlargement of tip; (e) generation of nanofocusing light source at tip of metal-coated optical fiber by excitation in radial polarization vector mode of optical fiber; (f) schemati
图 21. (a)光纤径向偏振矢量光场产生及SRS测量装置; (b)不同抽运功率下的SRS光谱; (c)抽运光、(d)一阶斯托克斯谱线及(e)二阶斯托克斯谱线的光谱及横向模场强度分布的偏振态检测结果[67]
Fig. 21. (a) Fiber-based radially polarized vector field generation and SRS measurement setup; (b) SRS spectra at different pumping powers; spectra and polarization state detection results of transverse mode field intensity distributions of (c) pumping light, (d) first-order and (e) second-order Stokes lines[67]
3)光纤结构光场的精准波长操控。光纤结构光场产生主要集中在通信波段展开,通过调谐激光波长虽然可以满足光栅的波矢匹配条件,以实现光纤结构光场产生,但许多后续应用,如STED成像、无背景纳米聚焦光源等,都需在特定波长实现光纤结构光场的高效产生。目前,已有的制备方法只能写制周期固定的光栅结构,缺乏实现特定波长结构光场产生的能力。因此需要找到更合适的方法或者提高现有光栅制备工艺,以实现光纤结构光场的精准波长操控。总之,光纤结构光场调控尚有许多问题亟待解决,相关理论及技术的突破,不但能够丰富光纤结构光场调控的手段,也能极大地促进其在生物光子学、大容量光纤通信、纳米光子学和非线性光谱学等领域中的应用。
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张文定, 李鑫, 白家浩, 张录, 梅霆, 赵建林. 光纤结构光场产生及应用[J]. 光学学报, 2019, 39(1): 0126003. Wending Zhang, Xin Li, Jiahao Bai, Lu Zhang, Ting Mei, Jianlin Zhao. Generation and Application of Fiber-Based Structured Light Field[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(1): 0126003.
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