Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
3 Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230088, China
Modulation of a vector light field has played an important role in the research of nanophotonics. However, it is still a great challenge to accurately measure the three-dimensional vector distribution at nanoscale. Here, based on the interaction between the light field and atomic-sized nitrogen-vacancy (NV) color center in diamonds, we demonstrate an efficient method for vectorial mapping of the light-field distribution at nanoscale. Single NV centers with different but well-defined symmetry axes are selected and then interact with the same tightly focused light field. The excitation of a single NV center is related to the angle between the NV center axis and the polarization of the light field. Then the fluorescence patterns of different NV centers provide the information on the vectorial light field distribution. Subsequently analyzing the fluorescence patterns with the help of a deep neural network, the intensity and phase of the light-field vectorial components are fully reconstructed with nanometer resolution. The experimental results are in agreement with theoretical calculations. It demonstrates that our method can help to study light–matter interaction at nanoscale and extend the application of vector light fields in research on nanophotonics.
light-field measurement nitrogen-vacancy center tightly focused light field Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071202
为了探究不同对撞中心下与紧聚焦圆偏振高斯激光对撞的单个运动电子的3维轨迹和空间辐射特性, 基于激光与电子相互作用及非线性汤姆逊散射的理论框架, 建立模型进行了数值模拟, 并对数值结果进行了可视化分析。结果表明, 电子运动轨迹振幅在λ0处达到0.151752λ0(λ0=1μm)的峰值, 而在-λ0处达到0.151662λ0的谷值, 呈现非对称性; 电子的最大辐射角和辐射强度随对撞中心位置具有周期性变化的规律; 辐射脉冲产生的全时段中, 脉冲出现最大峰值的主峰和峰值略低的次峰现象。该研究结果为新一代X射线发生器的建设提供了理论基础。
激光物理 非对称性 数值模拟 紧聚焦激光 laser physics asymmetry numerical simulation tightly focused laser
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在激光尾场加速中, 光学注入是一种有效的可控电子注入机制。然而, 低电量、大发散度的电子束特性无法满足实际应用的需要。为获得大电量、高品质电子束提出采用紧聚焦的超高斯激光作为注入脉冲的新型注入方案。研究发现, 相比于普通高斯激光, 紧聚焦的超高斯激光不仅能够将电子束发散度降低近一个数量级, 而且能够保持电子束电荷量不变。通过哈密顿理论模型证实, 离轴电子是发散度的主要来源, 而紧聚焦的超高斯激光极大地限制了离轴电子的注入, 因此有效地降低了电子束的发散度。
激光尾场加速 光学注入 电子束发散度 离轴电子 紧聚焦超高斯激光 laser wakefield accelerations optical injection emittance of electron beam off-axis injected electrons tightly focused super-Gaussian laser 强激光与粒子束
2018, 30(11): 111003
1 河南科技大学物理工程学院, 河南 洛阳 471023
2 河南科技大学化工与制药学院, 河南 洛阳 471023
3 新加坡南洋理工大学数学物理学院, 新加坡 637371
4 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
利用矢量波分析法对分数阶高阶贝塞尔涡旋光束(FBV)的电矢量特性进行了研究。在紧聚焦和非紧聚焦条件下，研究了拓扑荷(TCs)增量为0.1阶、拓扑荷从2.1增到3的过程中，Ex、Ey、Ez三个电场分量强度图的变化情况。进而对比分析了TCs值为整数阶和半整数阶FBV光束在由紧聚焦向非紧聚焦过渡过程中Ex分量强度的变化情况。数值模拟结果表明，紧聚焦和非紧聚焦情况下，三个分量的电场强度分布差异较大，其亮环圆对称性均遭到破坏；非紧聚焦情况下，Ex分量的圆对称性增强，而Ey、Ez分量与紧聚焦条件下的光强分布基本相同；在由紧聚焦向非紧聚焦过渡过程中，Ex分量整数阶TCs光束亮环圆对称性逐渐增强，而半整数阶TCs光束亮环结构基本不变，仅存在缩放关系。
激光光学 奇异光学 贝塞尔涡旋光束 矢量波 紧聚焦光束
华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
激光束经过大数值孔径透镜聚焦后，可以得到一个亚波长大小的聚焦光斑，能够用于显微技术、光刻和数据存储。通过实验的方法，研究了强聚焦的涡旋光与非涡旋光经过散射介质的透射率，并分析聚焦透镜数值孔径和涡旋光拓扑荷数对聚焦光透过散射介质能力的影响。实验结果显示：在相同的实验条件下，涡旋光的透射能力比非涡旋光更强；拓扑荷数越大，聚焦光透射能力越强；数值孔径越大，聚焦光的透射能力越强。
大气光学 涡旋光束 强聚焦 散射介质
