【摘 要】
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涡旋光场是一类具有螺旋型波前的特殊结构光场,因其携带相位奇点、轨道角动量以及拥有中央暗核结构等物理特性,被广泛应用于光学微操纵、大容量光通信、超分辨成像等领域.通过对涡旋光场传统的物理维度(振幅、偏振、频率)进行调控,可以得到模式更加丰富、应用领域更广泛的新型涡旋光场.此外,涡旋光场还有一个非常重要的调控维度,即相干性.近年来,研究人员通过对涡旋光场的相干性进行调控得到了一类新型涡旋光场,即部分相干涡旋光场.相比于完全相干涡旋光场,部分相干涡旋光场在某些领域更具优势,如具有较高的抗湍流大气干扰性、更丰富的
【机 构】
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苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006;山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250358;山东省光场调控工程技术中心,山东省光学与光子器件技术重点实验室, 山东 济南 250
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涡旋光场是一类具有螺旋型波前的特殊结构光场,因其携带相位奇点、轨道角动量以及拥有中央暗核结构等物理特性,被广泛应用于光学微操纵、大容量光通信、超分辨成像等领域.通过对涡旋光场传统的物理维度(振幅、偏振、频率)进行调控,可以得到模式更加丰富、应用领域更广泛的新型涡旋光场.此外,涡旋光场还有一个非常重要的调控维度,即相干性.近年来,研究人员通过对涡旋光场的相干性进行调控得到了一类新型涡旋光场,即部分相干涡旋光场.相比于完全相干涡旋光场,部分相干涡旋光场在某些领域更具优势,如具有较高的抗湍流大气干扰性、更丰富的光束整形、更高的自修复能力和更强的微粒捕获能力等.本综述介绍了近年来整数阶和分数阶涡旋光场相干性调控方面的研究进展,重点对部分相干涡旋光场的理论模型、产生方法、传输特性、拓扑荷测量、应用等方面进行了详细阐述.
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光既可以携带自旋角动量,也可以携带轨道角动量.自1992年由Allen等提出光学轨道角动量的基本概念以来,光学轨道角动量已吸引了越来越多学者的研究兴趣.光学轨道角动量具有无限带宽以及不同模式相互正交等特点,这使得通过光学轨道角动量来传递信息变成一项十分有前景的技术.在概述光学轨道角动量基本概念的基础上,重点综述了在连续变量系统中利用四波混频过程制备光学轨道角动量复用的纠缠源,包括13对复用的连续变量纠缠确定性产生、9组光学轨道角动量复用的三组份纠缠的制备、基于66个光学轨道角动量模式的大规模量子网络的实现
Reduced order modeling (ROM) techniques are numerical methods that approximate the solution of parametric partial differ-ential equation (PED) by properly combining the high-fidelity solutions of the problem obtained for several configurations,i.e.for sev
量子光场的关联性质是量子光学研究的一个重要主题.在对其深入挖掘的过程中,人们在经典光场关联性质方面的研究也取得了一系列重要进展.尤其是结合近二十年来在光信息处理方面备受关注的轨道角动量自由度,观察到许多与高维量子光关联性质相对应的现象.本综述对轨道角动量光束中的经典光关联相关研究进行了总结,介绍了轨道角动量光束中的局域不可分离性及其应用,对空间可分离轨道角动量光束中的经典光关联也做了讨论.特别地,作为一种潜在的量子过程研究平台,还对基于轨道角动量光束的随机行走研究作了介绍.
1992年Allen等认识到光子可以携带轨道角动量(OAM),其表现为波前的螺旋相位分布.由于其独特的光场分布以及其拓扑荷理论上可取任意整数等特性,OAM光束在超分辨成像、高密度数据编码等领域具有重要作用.对微纳尺度下OAM光束与物质相互作用新机制的研究,有望为现代光子器件以及多维光与物质相互作用等领域提供新的思路和方法.介绍了本课题组利用OAM光束在纳米结构上实现多维信息复用以及OAM光束拓扑荷的探测技术,并对纳米尺度OAM光束的应用进行了展望.
完美涡旋光束(POVB)是径向强度分布和半径均与光束轨道角动量(OAM)状态无关的一类涡旋光,已被应用于光学操控、光通信、激光材料处理等领域.其中,POVB的轨道角动量状态的探测是关键且有挑战的技术.本研究通过并行梯度下降算法,构建了光学衍射神经网络(DNN),实验上实现了轨道角动量阶数在-50～+50范围内的POVB的识别.在此过程中,衍射转换效率可达58％.本研究为POVB的OAM探测提供了新的思路,在POVB的各类应用中均存在潜在应用价值.