1 南京大学电子科学与工程学院,江苏 南京 210023
2 南京大学集成电路学院,江苏 苏州 215163
3 南京大学现代工程与应用科学学院,江苏 南京 210023
4 武进南京大学未来技术创新研究院,江苏 常州 213153
二维光子晶体板的介电常数分布具有面内的空间周期性,并支持可辐射到自由空间的导模共振。这些辐射到远场的模式可以用动量进行标记,并具有偏振态,因此可以定义动量空间中的偏振场。通过研究不同结构参数和对称性下偏振场的特性以及与外界相互作用的规律,能够为光场操控提供新思路。本文介绍了二维光子晶体板在动量空间中的偏振场的相关特性,并综述了近年来相关的研究和应用。
物理光学 光子晶体 偏振场 偏振奇点 拓扑电荷 光学学报
2024, 44(10): 1026003
强激光与粒子束
2022, 34(5): 051003
1 闽南理工学院土木工程学院,福建 泉州 362700
2 九江学院理学院,江西 九江 332005
在非线性介质中,离轴偏移涡旋光束的演化规律服从非局域、非线性薛定谔方程,通过解析法可以得到初始光强和轨道角动量的表达式。采用分步傅里叶法数值模拟离轴涡旋位置、拓扑电荷和涡旋环流方向等因素对光束的临界功率、光束宽度、轨道角动量、相结构分布和传输方向的影响。结果表明,选择适当的离轴涡旋位置和拓扑电荷,双涡旋的单光束可以实现双涡结构的光强分布,也可以倾斜传输。轨道角动量的大小不仅取决于传统的拓扑电荷,也取决于离轴涡旋位置。因此,此类双涡旋单光束的可控传播在光束的信息携带和传导中具有重要的理论指导意义和应用前景。
非线性光学 非局域介质 双涡旋 拓扑电荷 轨道角动量 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2119001
1 中国电子科技集团公司第三十八研究所, 安徽 合肥 230093
2 中国科学技术大学附属第一医院, 安徽 合肥 230036
3 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200444
提出一种基于光学亮环晶格进行空间光信息编码通信的方法。基于面向目标的计算全息术,生成4种简单模式的光学亮环晶格对应的计算全息图,并将其加载在反射式空间光调制器(SLM)上,SLM调制入射光,直接重建4种简单模式的光学亮环晶格。4种光学亮环晶格模式对应4个不同的四进制数,易于识别,通过光学亮环晶格模式的组合完成一幅32 pixel×56 pixel的256阶灰度图的编码与空间传输。距离发射端2 m处的电荷耦合器件(CCD)接收光学亮环晶格图像并通过计算机对数据进行解码,可以在部分干扰情况下,无差错地恢复原始图像信息。在此基础上,实验拓展单个光学亮环晶格至2×2和4×4阵列,传输效率和系统容量提升了4倍和16倍。本研究成果为光学亮环晶格的编码通信研究提供了理论和实验依据。
光通信 光学涡旋 拓扑电荷数 光学亮环晶格 计算全息图 编码 光学学报
2020, 40(11): 1106002
上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
为提高粒子操控的灵活性和精度,一种基于拉盖尔高斯光束的可控螺旋干涉模式被提出。通过理论分析两束拉盖尔高斯光束同轴叠加光场,给出了不同参数的变化对干涉光场强度分布的影响。通过仿真模拟,研究参数变化对场强结构的调控作用。结果表明,通过改变两束拉盖尔高斯光束的拓扑电荷数可以实现干涉模式光场强度极大值的数量和分布的动态调整,增加了对粒子操控的灵活性和可控性,为提高光束微粒操控的精度的提升提供了可能。
拉盖尔高斯光束 螺旋干涉 拓扑电荷数 粒子控制 Laguerre-Gaussian beam spiral interference topological charge number particle manipulation
基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式, 研究了寄居于高斯光束背景下含有相位拓扑荷(拓扑电荷)m=+1、+2的非正则光涡旋通过倾斜透镜后的动态演化特性.研究发现, 拓扑电荷m=+1的非正则光涡旋通过倾斜透镜后非正则度和拓扑电荷保持不变; 而由于非正则度的影响, 拓扑电荷m=+2的非正则光涡旋通过倾斜透镜后会分裂成两个拓扑电荷为m=+1、非正则度相等(等于初始面处拓扑电荷为+2的非正则光涡旋的非正则度)的非正则光涡旋.通过倾斜透镜传输后非正则光涡旋的位置取决于相对传输距离、离轴参数、非正则参数、倾斜因子、束腰宽度, 且在传输过程中拓扑电荷总和保持不变.
非正则光涡旋 倾斜透镜 非正则度 倾斜因子 拓扑电荷 Noncanonical optical vortex Tilted lens Noncanonical strength Tilt coefficient Topological charge 光子学报
2018, 47(11): 1114003
上海大学 通信与信息工程学院,特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海 200072
将光学涡旋与计算全息技术相结合,提出一种高质量光学涡旋阵列的产生方法.从理论上研究了光学涡旋阵列的形成和分布特征,并模拟仿真产生涡旋光束阵列.基于面向目标的共轭对称延拓傅里叶计算全息方法编码生成光学涡旋阵列的全息图,利用单个反射式空间光调制器光电再现了与理论一致的光学涡旋阵列,并通过马赫-增德尔干涉法对生成的光学涡旋阵列进行验证.产生的高质量光学涡旋阵列提供了更复杂的结构分布和更多的可控参量,且实验光路易实现.研究结果在光学微操控、光通信等领域具有潜在应用价值.
物理光学 光学涡旋 空间光调制器 光学涡旋阵列 拓扑电荷 计算全息图 马赫-增德尔干涉 Physical optics Optical vortex Spatial light modulator Optical vortex array Topological charge Computer-generated hologram Mach–Zehnder interference
基于非Kolmogorov谱模型和广义惠更斯-菲涅耳原理,以双曲余弦高斯(ChG)涡旋光束为例,对部分相干ChG涡旋光束在非Kolmogorov大气湍流传输中拓扑电荷的守恒距离做了详细的研究。研究表明,广义结构常量C~2n越大,广义指数参量α越小,湍流内尺度l0越小,空间相关长度σ0越小,束腰宽度w0越大,则拓扑电荷守恒距离越小,而湍流外尺度L0和双曲余弦部分参数Ω0对拓扑电荷守恒距离无影响。
物理光学 拓扑电荷守恒距离 衍射积分 相干涡旋 非Kolmogorov大气湍流 光学学报
2015, 35(s1): s101005
华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
使用螺旋相位板产生高斯涡旋光束时,要求光束中心与螺旋相位板中心对准重合。然而实际上光束中心总会在一定程度上偏离螺旋相位板中心,此时从相位板输出的光束即为离心高斯涡旋光束。对于传统的涡旋光束而言,暗核和质心为同一点,在传输中一直位于光束的中心位置。离心高斯涡旋光束则不同于传统的涡旋光束,对其传输进行了研究。研究结果表明,离心高斯涡旋光束的暗核和质心的位置分离,在传输过程中会发生移动。移动方向由拓扑电荷的符号确定,暗核的移动距离与拓扑电荷的大小无关,质心的移动距离则与拓扑电荷的大小相关。
物理光学 质心 涡旋光束 离心 移动 拓扑电荷