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多环涡旋光束的实验研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2014.12.1
  • 页码:244103-1-244103-9
  • 分类:O43[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]上海大学通信与信息工程学院,上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海200072
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61178088,61235002,61475098)、上海市科技创新行动计划(批准号:14511100100)和上海市教委科研创新基金(批准号:12YZ011)资助的课题.
  • 相关项目:基于数字全息的光纤三维折射率分布测量研究
中文摘要:

涡旋光束的产生、传输与应用是当前光学领域热门的研究课题之一。本文提出的新型多环涡旋光束,包括双环涡旋及三环涡旋光束,它是由多束携带不同拓扑电荷数且束腰半径不同的拉盖尔-高斯涡旋光束共轴叠加而成,其光强分布为多环结构。从理论上研究了多环涡旋光束的形成与分布特征,基于共轭对称延拓Fourier计算全息方法生成了多环涡旋光束的计算全息图,并利用一个空间光调制器实验产生了与理论一致的高质量的多环涡旋光束。研究表明多环涡旋光束的各环携带不同的轨道角动量,空间分布保持相互独立。这种新型的多环涡旋光束相对于携带单一拓扑电荷数的涡旋光束,提供了更多的控制参数和更加多样化的结构分布,因此在光学镊子、光学捕获等微操控以及光通信领域具有潜在的应用潜力。

英文摘要:

The generation, propagation and application of vortex beams have been hot research topics in recent years. In this paper we introduce the novel multiple-ring vortex beams, including double-ring vortex beams and triple-ring vortex beams, which are generated by the coaxial superposition of multiple Laguerre-Gaussian vortex beams with different topological charge numbers and different waist parameters, and their intensity distribution is of multiple-ring. We study the generation and distribution characteristics of multiple-ring vortex beams theoretically, obtain the computer generated hologram of multiple-ring vortex beams based on conjugate symmetric extension Fourier computer generated holography, and experimentally generate quality multiple-ring vortex beams using a spatial light modulator. Excellent agreement between theoretical and experimental results is observed. The study indicates that each ring of multiple-ring vortex beams carries different orbital angular momentum, and the spatial distribution is independent. The novel multiple-ring vortex beams provide more controllable parameters and more diverse structure distributions, which enable their applications in the fields of micro-manipulation as optical tweezers or optical spanner. Furthermore, they also have potential applications as available encoding tools in optical communication.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876