作者单位
摘要
西北工业大学物理科学与技术学院,光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室,陕西省光信息技术重点实验室,陕西 西安 710129
贝塞尔光束以其独特的无衍射传输特性得到了广泛的关注,在光学操控、光学加工、信息传输、光学成像等领域具有巨大的应用前景。为了丰富光束的传输特性,通过不同手段对贝塞尔光束传输的调控成为了热点问题。研究者提出不同的理论和方法,通过对贝塞尔光束进行不同维度的调控,构造了沿任意轨迹传输、轴上强度和偏振可调的新型类贝塞尔光束。从贝塞尔光束的基本特性出发,总结了近年来贝塞尔光束传输调控相关的研究进展,包括贝塞尔光束的传输轨迹控制、轴向强度和偏振态控制、束宽控制等基本调控手段,并分析了其传输和调控机理。
光场调控 无衍射光束 贝塞尔光束 光传输 
光学学报
2024, 44(10): 1026001
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Ministry of Industry and Information Technology, Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
Based on the transverse-longitudinal mapping of Bessel beams, we propose a simple method to construct a self-similar Bessel-like beam whose transverse profile maintains a stretched form during propagation. Specifically, the propagating-variant width of this beam can be flexibly predesigned. We experimentally demonstrate three types of self-similar Bessel-like beams whose width variations are linear, piecewise, and period functions of propagation distance, respectively. The experimental results match well with the theoretical predictions. We also demonstrate that our approach enables the generation of self-similar higher-order vortex Bessel-like beams.
Bessel beams self-similarity transverse-longitudinal mapping 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 022601
作者单位
摘要
光场调控和信息感知工业和信息化部重点实验室,陕西省光信息技术重点实验室,西北工业大学物理科学与技术学院,陕西 西安 710129
随着大数据时代的到来,空间光通信已被广泛应用于各种通信系统中,但随之而来的是容量瓶颈的挑战。基于光场频率、时间、偏振、横向空间模式等维度调控的信息编解码方法在解决容量问题方面展现了优异性能,但光场的纵向维度却未被应用于信息编解码。针对此问题,本文提出了一种基于电介质超表面的光场纵向维度信息编解码新方法,基于四原子结构的几何相位和传输相位联合调控,实现了透射场自旋相关的复振幅调控。同时,利用光学冻结波原理产生了轨道角动量模式叠加态的纵向可控变化,并验证了光场模态的纵向调控能够以指数级提升信道中的模态容量。纵向维度作为一个全新的编码自由度,有望进一步提高自由空间光通信性能。
表面光学 超表面 纵向调控 复振幅 编码 
中国激光
2023, 50(18): 1813013
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Ministry of Industry and Information Technology, Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
We numerically demonstrate that the tight focusing of Bessel beams can generate focal fields with an ultra-long depth of focus (DOF). The ultra-long focal field can be controlled by appropriately regulating the order of the Bessel function and the polarization. An optical needle and an optical dark channel with nearly 100λ DOF are generated. The optical needle has a DOF of 104.9λ and a super-diffraction-limited focal spot with the size of 0.19λ2. The dark channel has a full-width at half-maximum of 0.346λ and a DOF of 103.8λ. Furthermore, the oscillating focal field with an ultra-long DOF can be also generated by merely changing the order of the input Bessel beam. Our results are expected to contribute to potential applications in optical tweezers, atom guidance and capture, and laser processing.
Bessel beam vector beam tight focusing depth of focus 
Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 072601
作者单位
摘要
偏振是光的固有属性之一,用于描述电矢量的振动方向,也是光场的一个重要信息参量。光场的偏振测量,尤其是具有复杂空间结构光场的偏振分布测量,是研究光场偏振特性及其应用的重要课题。本文从偏振测量的相关原理出发,总结评述近年来有关光场偏振分布测量和材料光学各向异性测量方法的发展动态,以及不同条件下光场的斯托克斯参量、光学各向异性材料的琼斯矩阵和双折射参数的测量方法及其应用。
光子学报
2022, 51(8): 0851502
作者单位
摘要
西北工业大学 物理科学与技术学院 陕西省光信息技术重点实验室,西安 710129
得益于特殊的空间结构,振幅、相位、偏振态面内调控的光场在传输及与物质相互作用过程中展现了诸多引人瞩目的新效应和新现象。随着空间结构光场的深入研究和广泛应用,沿着传输方向的光场调控也逐渐引起注意,由此发展出了一系列具有新颖传播特性,以及空间三维结构的调控光场。本文综述了针对传输方向的光场调控研究进展,包括光场强度沿纵向的调控及由此构建的特殊三维结构光场、沿纵向具有特殊传输轨迹光场的产生原理及方法、绕光轴具有螺旋轨迹传输的光场及其螺旋传输特性、光场偏振态沿纵向调控的基本原理及两类偏振态纵向调控光场。
光场调控 偏振态 强度 相位 传输 Light field modulation Polarization Intensity Phase Propagation 
光子学报
2022, 51(1): 0151104
焦晗 1,2张蒙蒙 1,2李鹏 1,2,*刘圣 1,2,**赵建林 1,2
作者单位
摘要
1 西北工业大学物理科学与技术学院光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室, 陕西 西安 710129
2 西北工业大学物理科学与技术学院陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710129
焦散线理论是利用光传播轨迹切线簇构造初始波前的一种方法。基于焦散线理论设计和传输的表面波具有局域场增强、传播轨迹可控等优点,在光学显微、光学传感、调控光波耦合等方面具有重要的应用。提出了一种基于焦散线理论的布洛赫表面波激发光栅结构设计方法。利用双线性光栅结构进行数值模拟实现了可传播100 μm的类无衍射表面波,并分析了光栅结构参数对表面波耦合效率的影响。进一步,根据焦散线理论设计了一种简单的光栅结构,经模拟计算,该光栅结构能够实现沿任意轨迹自加速传输表面波的激发调控。研究结果为操纵亚波长尺度下光波的传输和片上光互联的端口设计提供了一种有效途径。
表面光学 表面波 焦散线理论 相位 光栅 
光学学报
2021, 41(23): 2324001
作者单位
摘要
西北工业大学 物理科学与技术学院 陕西省光信息技术重点实验室,陕西 西安 710129
超表面作为一种人工设计的二维阵列纳米结构,能够在亚波长尺度上实现光场波前振幅、相位和偏振态的灵活调控,为现代光学器件的小型化、集成化提供了全新的实现途径。随着光学成像、显示等应用的发展,在可见光波段具有高工作效率的微型光学器件的需求日益凸显。近年来,由高折射率、低损耗电介质材料制备的光学超表面得到了极大地发展,在消色差光学超透镜、偏振相关全息显示等方面展现出广泛的应用前景。文中围绕电介质超表面的相关研究,首先介绍广义斯涅耳定律及电介质超表面结构调控光场振幅、相位和偏振态的基本原理,在此基础上,重点回顾近年来关于光场波前单一参量调控和多参量联合调控在全息显示、结构光场产生等方面的研究进展,最后讨论电介质超表面发展的可能挑战与前景。
超表面 电介质 振幅 相位 偏振态 metasurface dielectric amplitude phase polarization 
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201031
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of Material Physics and Chemistry under Extraordinary Conditions, and Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
The generation of an autofocusing circular Airy beam (CAB) is realized via a liquid crystal (LC) geometric phase plate with a simple configuration. The fabrication of the LC plate is based on the photoalignment technology and dynamic exposure skill. A focal length of 74 cm is obtained, and the propagation dynamics are consistent with the simulations. Besides, a defocusing CAB is also generated, and the switch between the autofocusing and defocusing CABs can be achieved by controlling the input polarization state. This work provides a convenient and flexible approach to acquire CABs, which will promote the CAB-related applications and researches.
circular Airy beam autofocusing liquid crystal photoalignment technique 
Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080008
作者单位
摘要
西北工业大学理学院陕西省光信息技术重点实验室,教育部空间应用物理与化学重点实验室, 陕西 西安 710072
光场的偏振态作为光场调控的一个新自由度,逐渐成为研究者们关注的热点。对光场偏振态的非均匀调制可以实现光子自旋-轨道相互耦合,从而发掘很多新的光学现象,其中Pancharatnam-Berry(PB)相位扮演了至关重要的角色。在偏振转换中,光场的不同偏振分量得到不同的PB相位。利用PB相位对光场偏振分量进行波前整形,以控制光场偏振分量的传输,从而在光场传输过程中实现偏振转换、角动量转化、能流控制等。光场偏振调制的相关研究在自旋选择成像、微粒操控、激光微加工、信息传输与修复中具有潜在的应用价值。分析了偏振调制光场的传输和控制原理,总结了近年来国内外的相关研究工作进展。
物理光学 偏振态 矢量光场 几何相位 光传输 光场调控 
光学学报
2016, 36(10): 1026001

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