完美光學(xué)渦旋(POV)光束的實驗研究

完美光學(xué)渦旋（POV）光束因其具有與軌道角動量無關(guān)的徑向輪廓而引起廣泛關(guān)注。迄今為止，它通常是通過透鏡在貝塞爾光束上執(zhí)行的傅里葉變換獲得的。該論文從理論和實驗上證明了可以通過對具有高階徑向折射率的拉蓋爾-高斯光束進行傅里葉變換來產(chǎn)生POV。此外，還推導(dǎo)了渦旋半徑增加的解析表達式，該表達式有利于補償實際實驗中半徑變化的影響。該研究結(jié)果可能為利用POV的各種研究提供新的思路。

渦旋光束在光學(xué)操縱和信息處理中具有廣泛的應(yīng)用，需要注意的是，傳統(tǒng)渦旋光束的環(huán)半徑隨著TC的增加而擴大，導(dǎo)致將具有不同TC的渦旋光束耦合成固定半徑光纖的嚴重困難。為了克服這一困難，提出了完美光學(xué)渦旋（POV）的概念。這種類型的渦旋光束具有一定的渦旋半徑，與TC無關(guān)。迄今為止，已經(jīng)做了許多偉大的工作來研究POV的機理和應(yīng)用。其中，POV的產(chǎn)生長期以來一直是一個非常有趣的問題。

時至今日，生成POV的方法有很多種，包括使用空間光調(diào)制器、衍射元件、幾何相位、超表面等。然而，幾乎所有的方法基本上都起源于貝塞爾光束的傅里葉變換，涉及大量自由空間笨重的反射或折射器件。相比之下，（LG）光束更容易制備，并且具有更穩(wěn)定的傳播特性。因此，利用LG光束產(chǎn)生POV具有重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究潛力。該論文從理論和實驗上證明了通過對具有高階徑向折射率的LG光束進行傅里葉變換可以產(chǎn)生POV。研究結(jié)果可以在各個領(lǐng)域找到重要的應(yīng)用，包括光鑷、光學(xué)成像和光學(xué)轉(zhuǎn)速計。該論文通過以下理論模型進行了實驗驗證，該實驗裝置使用的空間光調(diào)制器為UPOlabs的HDSLM80R。

實驗驗證理論模型

理論模擬和實驗的結(jié)果下圖所示。從直觀上可以看出，實驗結(jié)果與理論一致，即生成的光束輪廓具有POV的環(huán)形性質(zhì)，環(huán)半徑幾乎不隨TC的增加而擴大。

通過對具有高階徑向折射率的LG光束進行傅里葉變換，生成完美的渦旋光束

審核編輯：湯梓紅