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(shí)現(xiàn)了多個(gè)模式可控的矢量渦旋光束的同時(shí)生成，且生成的矢量渦旋光束所處的衍射級(jí)、相對(duì)強(qiáng)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(shí)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(dòng)量。矢量渦旋光束的這一獨(dú)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(jià)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(shí)際應(yīng)用中，往往需要多路不同模式的矢量渦旋光束進(jìn)行信息編碼、多點(diǎn)加工等。因此，同時(shí)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(duì)該問題，高春清教授課題組提出了一種可同時(shí)生成多個(gè)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(jí)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(jí)、相對(duì)強(qiáng)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(jì)特殊透過率函數(shù)且偏振敏感的衍射光柵，分別對(duì)基模高斯光束的左右旋圓偏振分量進(jìn)行調(diào)制，以獲得具有不同拓?fù)浜?、振幅和相位分布的?biāo)量渦旋光束陣列，而后通過成像系統(tǒng)將它們按照對(duì)應(yīng)的衍射級(jí)次合束，最終同時(shí)生成了模式可控的多路矢量渦旋光束，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析完全吻合。
該項(xiàng)工作在理論和技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了多個(gè)模式可控的矢量渦旋光束的同時(shí)生成，為矢量渦旋光束的廣泛應(yīng)用提供了可能。該項(xiàng)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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