Author Affiliations
Abstract
1 Northwestern Polytechnical University, School of Physical Science and Technology, Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, Xi’an, China
2 Ministry of Industry and Information Technology, Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Xi’an, China
3 Chinese Flight Test Establishment, Xi’an, China
Emerging as a family of waves, Janus waves are known to have “real” and “virtual” components under inversion of the propagation direction. Although tremendous interest has been evoked in vortex beams featuring spiral wavefronts, little research has been devoted to the vortex beam embedded Janus waves, i.e., Janus vortex beams. We propose a liquid crystal (LC) Pancharatnam–Berry (PB) phase element to demonstrate the realization of the Janus vortex beams and the modulation of the associated orbit angular momentum (OAM) and spin angular momentum (SAM). The generated Janus vortex beams show opposite OAM and SAM states at two distinct foci, revealing a spin-orbit interaction during propagation enabled by the LC PB phase element, which may play special roles in applications such as optical encryption and decryption. Other merits like reconfigurability and flexible switching between Janus vortex beams and autofocusing or autodefocusing vortex beams additionally increase the degree of freedom of manipulating vortex beams. This work provides a platform for tailoring complex structured light and may enrich the applications of vortex beams in classical and quantum optics.
Janus vortex beam liquid crystal Pancharatnam–Berry phase orbit angular momentum spin angular momentum Advanced Photonics Nexus
2022, 1(2): 026003
1 西安邮电大学网络空间安全学院, 陕西 西安 710121
2 西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室, 陕西 西安 710121
3 西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
针对基于指示单光子源的测量设备无关量子密钥分配协议存在基的依赖性问题和信源统计波动问题,研究了基于服从泊松分布的指示单光子源和轨道角动量的量子密钥分配协议,并进行了统计波动分析。分析了对称信道和非对称信道下,该协议的单边传输效率、密钥生成速率与安全传输距离的关系,模拟了信源的统计波动对该协议密钥生成速率和传输距离的影响。仿真结果表明,应用轨道角动量编码解决了该协议基的依赖性问题,提高了密钥生成速率和安全传输距离。统计波动对该协议密钥生成速率的影响随着传输距离的增大而扩大,在脉冲数量相同时,非对称信道下的密钥生成速率、安全传输距离大于对称信道下的。
量子光学 量子密钥分配 测量设备无关 轨道角动量 指示单光子源 统计波动
1 浙江工业大学 信息学院, 杭州 310023
2 中国科学院 国家空间科学中心, 北京 100190
涡旋电磁波具有携带轨道角动量的特性,利用这一特性,采用涡旋电磁波作为信号的载体,可以实现同一时间、同一频段的多路信号传输,极大地提高系统容量和频带利用率。以同轴馈电的半圆型开槽微带天线为单元,设计出了一种能工作在Ku波段和K波段的涡旋电磁阵列天线。使用三维电磁场仿真软件建模并且优化参数,最终得到在中心频率分别为17.1 GHz和19.7 GHz时,阵列天线产生的电磁波携带有轨道角动量。结论表明:该阵列天线能够产生双频涡旋电磁波。
双频 半圆型开槽 轨道角动量 涡旋电磁波 微带阵天线 double frequency semicircle groove orbit angular momentum vortex electromagnetic wave microstrip antenna array 强激光与粒子束
2018, 30(1): 013207
超颖表面是一种特殊的二维亚波长阵列结构,具有很强的光场调控能力,兼有超薄、低损耗、易加工等优势,表现出广阔应用前景,近些年吸引了广泛的研究兴趣。本文将综述超颖表面的原理与研究进展,简要分析已报道的超颖表面类型,并重点介绍其在广义折反射、偏振转换、光束轨道角动量操控以及计算全息中的应用。超颖表面设计灵活、功能强大,有望在诸多应用中取代传统光电器件。未来基于超颖表面的新型、宽带、高效率、多功能以及主动可调功能器件等将是其重要的发展方向。
超颖表面 偏振转换 光束轨道角动量 计算全息 metasurface polarization conversion orbit angular momentum computer generated holography(CGH)
应用液晶空间光调制器加载螺旋相位片的方法可以高效地生成涡旋光束, 但由于液晶空间光调制器分辨率有限, 在加载高阶螺旋相位片时其中心会出现相位失真, 造成涡旋光束质量不高。通过在螺线相位片中心区域引入闪耀光栅的方法, 得到了光束质量较高的高阶单模涡旋光束和多模涡旋光束, 为生成高阶涡旋光束提供了一种很好的方法。
涡旋光束 轨道角动量 空间光调制器 闪耀光栅 vortex beams orbit angular momentum spatial light modulator blazed grating
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
研究了自发参量下转换过程产生的轨道角动量纠缠光子对的联合探测概率, 在忽略光子偏振和晶体为薄晶体的情况下推导出轨道角动量纠缠光子对联合探测概率的表达式。 研究结果表明:自发参量下转换过程中抽运光、信号光以及空闲光参数(束腰、轨道角动量和径向指数)的 大小决定着纠缠光子的联合探测概率。
量子信息 轨道角动量 自发参量下转换 波函数 联合探测概率 quantum information orbit angular momentum spontaneous parametric down conversion wave function joint detection probability