阎思瑾 1,2张冬凯 1,2,*陈理想 2,**
作者单位
摘要
1 华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
2 厦门大学物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005

光子横向空间模式包括角向模式和径向模式两个自由度,它们都可以用来构建一个高维的Hilbert空间。在过去20年里,角向模式如光子轨道角动量已经得到了深入的研究,并被广泛应用于经典光学和量子信息领域。然而,目前关于径向模式的研究还比较缺乏,尚处于探索阶段,因此径向模式量子数一度被称为“被遗忘的量子数”。由于光子径向模式具有独特的光场特性,故近年来科学家们对它的研究兴趣与日俱增。系统介绍了高阶径向模式的制备、探测与调控技术,特别是光子径向模式间的量子纠缠关联特性及其在量子力学基本问题检测和高维量子信息领域处理中的应用研究进展。

量子光学 横向空间模式 径向模式 高维量子纠缠 光场调控 
光学学报
2022, 42(3): 0327002
作者单位
摘要
厦门大学物理科学与技术学院物理学系, 福建 厦门 361005
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。
量子光学 轨道角动量 螺旋相衬成像 旋转多普勒效应 光学微操控 
中国激光
2020, 47(5): 0500013
作者单位
摘要
厦门大学物理科学与技术学院物理学系, 福建 厦门 361005
关联成像以其非定域性、抗干扰能力强等特点得到研究人员的广泛关注,在三维成像、遥感成像、生物医疗、****等领域具有广阔的应用前景。本综述根据发展阶段的不同,详细介绍了纠缠双光子关联成像、(赝)热光关联成像和计算关联成像的发展历程及应用现状,尤其是近年来微光相机(ICCD)的出现为关联成像发展带来的促进作用及最新进展。针对热光关联成像的物理本质进行了简单的讨论,对关联成像的实际应用进行了展望。
成像系统 关联成像 计算成像 成像理论 成像质量 
激光与光电子学进展
2020, 57(6): 060001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Foshan University, Foshan 528000, China
2 Department of Physics, Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Semiconductors and Efficient Devices, and Jiujiang Research Institute, Xiamen University, Xiamen 361005, China
We demonstrate the full vectorial feature of second-harmonic generation (SHG), i.e., from infrared full Poincaré beams to visible full Poincaré beams, based on two cascading type I phase-matching beta barium borate crystals of orthogonal optical axes. We visualize the structured features of the vectorial SHG wave by using Stokes polarimetry and show the interesting doubling effect of the polarization topological index, i.e., a low-order full Poincaré beam is converted to a high-order one. However, the polarization singularities of both C points and L lines are found to keep invariant during the SHG process. Our scheme could offer a deeper understanding on the interaction of vectorial light fields with media and can be generalized to other nonlinear optical effects.
190.2620 Harmonic generation and mixing 260.6042 Singular optics 
Chinese Optics Letters
2019, 17(9): 091901
作者单位
摘要
厦门大学物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005
从Maxwell方程组出发,将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项,并结合角谱表示理论,以傍轴高斯光束作为入射光场,研究了光束在具有自然旋光性的Bi12SiO20晶体中的传播问题,并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的光动量,得出Bi12SiO20晶体中的光动量及角动量表达式。结果表明,旋光性的存在使得晶体中的Minkowski动量和Abraham动量的比值不再是晶体折射率的平方。采用Minkowski角动量密度形式,可以发现,光场与晶体之间的角动量会发生耦合,虽然光场自身的角动量不守恒,但光场和晶体的总角动量守恒。
物理光学 晶体光学 旋光效应 光动量 角动量 
激光与光电子学进展
2019, 56(13): 132601
Author Affiliations
Abstract
Department of Physics, College of Physics Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China
In the process of high-harmonic generation with a Laguerre-Gaussian (LG) mode, it was well established that the topological charge could be of an N-fold increase due to angular momentum conservation. Here, by mimicking the effect of high-harmonic generation, we devise a simple algorithm to generate optical vortex arrays carrying arbitrary topological charges with a single phase-only spatial light modulator. By initially preparing a coaxial superposition of suitable low-order LG modes, we demonstrate experimentally that the topological charges of the embedded vortices can be multiplied and transformed into arbitrarily high orders on demand, while the array structure remains unchanged. Our algorithm offers a concise way to efficiently manipulate the structured light beams and holds promise in optical micromanipulation and remote sensing.
050.4865 Optical vortices 070.6120 Spatial light modulators 140.3300 Laser beam shaping 
Chinese Optics Letters
2018, 16(3): 030501
作者单位
摘要
厦门大学物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005
利用非线性频率转换过程获得高阶涡旋光场的方法得到了研究人员的广泛关注, 目前关于该领域的研究大都集中在拉盖尔-高斯光束方面, 而针对复合涡旋的非线性频率转换过程的研究不多。从理论方面分析了复合涡旋的倍频过程, 得出了其倍频光场的涡旋分布, 证明了复合涡旋倍频过程中拓扑荷数守恒。在实验方面, 基于非线性光学晶体磷酸钛氧钾, 验证了拉盖尔-高斯涡旋光倍频过程中的拓扑荷数守恒。基于马赫-曾德尔干涉仪产生复合涡旋光, 并研究了其倍频过程。实验结果表明, 复合涡旋光在倍频过程中的拓扑荷数仍然守恒。
非线性光学 倍频 守恒 复合涡旋 拓扑荷数 
激光与光电子学进展
2017, 54(5): 051901
Author Affiliations
Abstract
Department of Physics, College of Physics Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China
We present both numerical and experimental results to study the diffraction of twisted light beams based on orbital angular momentum (OAM) eigenmode decomposition, where the total initial field, including light and aperture, is represented by a two-dimensional spectrum of Laguerre–Gaussian modes. We use a phase-only spatial light modulator to display a holographic grating for both generating the twisted light and mimicking the finite aperture. We take a triangular aperture as an example to describe the diffraction behavior of a twisted light beam carrying an OAM number of =3 from the near-field to far-field regions, where the interesting gradual formation of triangular bright lattices are observed. An excellent agreement between the numerical simulations and experimental observations is clearly seen. It is noted that this method is particularly useful for the study of the diffraction of twisted light fields incident on any apertures of rotational symmetry.
050.1940 Diffraction 050.1220 Apertures 050.4865 Optical vortices 
Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 110501

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