北京理工大學(xué)光電學(xué)院高春清教授課題組在理論和技術(shù)上實現(xiàn)了多個模式可控的矢量渦旋光束的同時生成，且生成的矢量渦旋光束所處的衍射級、相對強度和模式分布等均可控制，為矢量渦旋光束的廣泛應(yīng)用提供了可能。
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矢量渦旋光束是一種新型的結(jié)構(gòu)光束，在其橫截面上同時具有渦旋狀的各向異性偏振態(tài)分布和相位分布，并攜帶有軌道角動量。矢量渦旋光束的這一獨特性質(zhì)，使得其在高分辨率成像、光通信、光子糾纏、激光加工、粒子操縱、表面等離子體激發(fā)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，近年來受到越來越多的關(guān)注。
如何高效地生成矢量渦旋光束，是其應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外學(xué)者在矢量渦旋光束的生成領(lǐng)域做了大量的工作，并研究出多種生成單一模式的矢量渦旋光束的方法。但在結(jié)構(gòu)光通信技術(shù)、激光加工等實際應(yīng)用中，往往需要多路不同模式的矢量渦旋光束進行信息編碼、多點加工等。因此，同時生成多路不同模式且模式可控的矢量渦旋光束是十分必要的。
針對該問題，高春清教授課題組提出了一種可同時生成多個模式可控的矢量渦旋光束的方法，并利用該方法成功地以直線型或矩形陣列的形式，在不同衍射級分別獲得了不同模式的矢量渦旋光束，且生成的矢量渦旋光束所處的衍射級、相對強度、模式分布等均可控制。
該方法基于矢量渦旋光束相干合成的原理，通過設(shè)計特殊透過率函數(shù)且偏振敏感的衍射光柵，分別對基模高斯光束的左右旋圓偏振分量進行調(diào)制，以獲得具有不同拓撲荷、振幅和相位分布的標(biāo)量渦旋光束陣列，而后通過成像系統(tǒng)將它們按照對應(yīng)的衍射級次合束，最終同時生成了模式可控的多路矢量渦旋光束，實驗結(jié)果與理論分析完全吻合。
該項工作在理論和技術(shù)上實現(xiàn)了多個模式可控的矢量渦旋光束的同時生成，為矢量渦旋光束的廣泛應(yīng)用提供了可能。該項工作以Selective acquisition of multiple states on hybrid Poincare sphere為題發(fā)表在Applied Physics Letters [ 110 , 191102 (2017)] 上。
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