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288阶高电荷光漩涡-由激光器直接产生

发布:HPLSEeditor阅读:2957时间:2018-6-15 14:09:02

摘要

高电荷光旋涡的每个光子都具有大量子数的轨道角动量,所以它是测量宏观量子纠缠的理想来源。同时,它在角度遥感和精确空间测量方面也显示出了巨大的潜力。由激光器直接产生的光旋涡是亥姆霍兹方程的本征解,自然具有理想的品质。到目前为止,虽然已经对激光器直接产生光旋涡进行了大量的尝试,但产生的拓扑电荷仍然很低(小于10阶)。在这篇文章里,我们展示了从激光器直接产生具有高拓扑电荷的光旋涡。通过在激光器腔镜表面上激光刻入圆形图案,来产生具有高达288阶拓扑电荷的光旋涡。由此,我们提出了一种由激光器直接产生任意电荷光旋涡的理论设计标准,通过该方法甚至可以产生超过1000阶的光旋涡。我们还通过实验证明,由激光器产生的光旋涡可以稳定地传播,并且相对于由相位元件产生的光旋涡具有更显著的优势。这项成果将会为光旋涡开拓在量子光学和精确计量学中的应用。

(a)激光设备,LD:激光二极管;L1和L2:凸透镜;M1:凹面镜;OC:输出耦合器。(b)表面刻有圆形图案的输出耦合器。(c)圆形图案的照片。(d)直径为400μm的圆形图案的显微照片。

图1激光器产生光旋涡的示意图

(a)由激光器产生的具有不同拓扑电荷的光涡旋的光束轮廓。(b)柱形透镜模式转换器,L1:圆形透镜;L2和L3:两个相同的柱形透镜(焦距为f =50 mm)。(c)左:由LG0,288光束转换成的HG0,288光束的光束轮廓;右图:HG0,288光束的局部放大图。

图2 激光器产生的光旋涡和拓扑电荷测量

图3 比值ε(ε=a/ω0)与光旋涡拓扑电荷l之间的关系曲线(圆圈表示实验测量数据)

来源: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/lpor.201800019

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