1 长治学院 物理系, 山西 长治 046011
2 长治学院 光场调控研究所, 山西 长治 046011
3 西安邮电大学 通信与信息工程学院, 陕西 西安 710061
光束在湍流大气中传输, 由于大气湍流的存在, 光束的波前随着传输距离的增加将会破坏, 不利于在终端对光束携带信息的提取。论文基于广义惠更斯-菲涅耳原理, 以携带有一端被限制的刃型位错和光涡旋的高斯光束为研究对象, 探究了湍流大气传输中一段被限制的刃型位错和光涡旋的演化行为。研究发现, 由于刃型位错的弯曲度不同, 随着光束传输距离的增加, 一端被限制的刃型位错消失或者消失后演化为光涡旋。随着传输距离的继续增加, 光束波前将会出现由大气湍流诱导产生的光涡旋。当光束传输足够远, 大气湍流诱导产生的光涡旋会和刃型位错演化的光涡旋发生湮灭, 或者大气湍流诱导的光涡旋之间发生湮灭。光束本身携带的光涡旋在整个传输过程中稳定传输。论文研究结果在光通信中具有重要的应用。
光涡旋 刃型位错 湍流大气 拓扑荷 optical vortex edge dislocation turbulent atmosphere topological charge
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
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093
2 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心,上海200093
3 上海理工大学 上海现代光学系统重点实验室,上海200093
研究了双曲余弦高斯涡旋光束不同振幅参量对光场分布的影响。在相同光涡旋的情况下改变振幅的大小,在焦平面上场强分布变化明显。涡旋光束的拓扑数对光束的聚焦特性存在明显影响,不同的拓扑数会引起聚焦区域光强分布变化,另外也产生一些新的多焦点阵列和多重菱形聚焦图案。
双曲余弦高斯光 光涡旋 焦点 hyperbolic-cosh-Gaussian beam optical vortex focal spot
四川大学 激光物理与化学研究所，成都 610064
推导出了高阶贝塞耳光束通过有光阑近轴ABCD光学系统传输的解析公式，用以研究了高阶贝塞耳光束被光阑衍射位相奇点的演化特性.结果表明:高阶贝塞耳光束经光阑系统衍射后，中心光涡旋始终存在，拓扑电荷守恒，但涡旋核大小会随光阑半径、传输距离和光束阶数而变化;随光阑半径和传输距离变化，圆刃型位错会消失或产生.
奇点光学 高阶贝塞耳光束 光阑衍射 光涡旋 圆刃型位错 Singular optics Higher-order Bessel beam Diffraction by an aperture Optical vortex Circular edge dislocation
1 四川大学 激光物理与化学研究所,成都 610064
2 洛阳师范学院 物理系,洛阳 471022
推导出被光阑衍射高阶贝塞尔-高斯脉冲光束的场和光强分布的解析公式,对其相位奇点的演化特性做了计算和分析。结果表明,高阶贝塞尔-高斯脉冲光束经光阑衍射后,中心光涡旋始终存在,拓扑电荷守恒。随脉冲频率和脉冲宽度增加,等相位线均沿逆时针方向旋转,涡旋核随脉冲频率增加而减小,而脉冲宽度对涡旋核大小几乎无影响。等相位线随截断参数和传输距离的增加分别沿逆时针和顺时针方向旋转,涡旋核大小随截断参数增加而变化,随传输距离和光束阶数的增加而增大。
高阶贝塞尔-高斯脉冲光束 奇点光学 光涡旋 相位奇点 光阑衍射 higher-order Bessel-Gaussian pulsed beam singular optics optical vortex phase singularity aperture diffraction
四川大学激光物理与化学研究所, 四川 成都 610064
对两束平行、离轴厄米-高斯(H-G)涡旋光束在束腰面形成的合成光涡旋(OV)及其演化特性做了研究。结果表明, 合成光涡旋的数目、位置和净拓扑电荷不仅与控制参数, 包括相对相位、振幅比、束腰宽度比和离轴参数有关, 也与H-G涡旋光束的模式结构有关。适当改变控制参数和模式以及在自由空间演化中, 会出现合成光涡旋的移动、产生和湮灭,并且拓扑电荷不总是守恒的。特别是, 对TEM00和TEM01模涡旋光束形成的合成光涡旋, 当改变相对相位时拓扑电荷也不守恒。所得结果对合成光涡旋的控制和应用是有用的。
合成光涡旋 厄米-高斯涡旋光束 模式结构 拓扑电荷
Author Affiliations
Abstract
Department of Physics and Astronomy, Mississippi State University, P.O. Drawer 5167, Mississippi State, MS 39762-5167, USA
Light emitted by an atomic source of radiation appears to travel along a straight line (ray) from the location of the source to the observer in the far field. However, when the energy flow pattern of the radiation is resolved with an accuracy better than an optical wavelength, it turns out that the field lines are usually curved. We consider electric dipole radiation, a prime example of which is the radiation emitted by an atom during an electronic transition, and we show that the field lines of energy flow are in general curves. Near the location of the dipole, the field lines exhibit a vortex structure, and in the far field they approach a straight line. The spatial extension of the vortex in the optical near field is of nanoscale dimension. Due to the rotation of the field lines near the source, the asymptotic limit of a field line is not exactly in the radially outward direction and as a consequence, the image in the far field is slightly shifted. This sub-wavelength displacement of the image of the source should be amenable to experimental observation with contemporary nanoscale-precision techniques.
光涡旋 近场 偶极辐射 成像 080.4865 Optical vortices 350.4238 Nanophotonics and photonic crystals 260.2110 Electromagnetic optics 260.2160 Energy transfer Chinese Optics Letters
2009, 7(2): 02149
