锥角调制的圆艾里涡旋光束构建光学针

光学针是一种特殊的空间光场分布,具有极小的横向光斑尺寸,可以突破衍射极限,同时在纵向上拥有较长的焦深.光学针通常利用透镜对光束进行紧聚焦来产生,本文利用圆艾里光束固有的自聚焦特性来构建光学针.研究结果表明,锥角调制的圆偏振圆艾里涡旋光束在选取合适的拓扑荷后,可以产生光学针.这是因为在锥角调制下,光束的纵向分量被显著增强,而纵向分量光场具有极小的横向光斑尺寸.光学针的焦深与光束的主环半径近似呈线性关系,因此增大主环半径可以有效增强光学针的焦深.此外,具有不同拓扑荷的圆艾里涡旋光束可以构建出不同结构的空间光场.本文的研究有望在超分辨成像和光学微操控等领域具有潜在应用价值.

圆艾里高斯涡旋光在各向异性非Kolmogorov湍流大气中的传输

采用非均匀采样与功率谱反演法产生与湍流尺度相关的各向异性非Kolmogorov湍流随机相位屏,进而利用空间光调制器模拟研究圆艾里高斯涡旋光束在大气湍流中的漂移特性和轨道角动量态变化。数值模拟和光学实验结果均表明,圆艾里高斯涡旋光束的漂移值随光束衰减系数、光束主半径、大气湍流外尺度和传输距离的增大而增大,随湍流各向异性系数和光束拓扑荷值的增大而减小,并且在湍流幂律值为3.3附近有极大值。此外,通过对比圆艾里高斯涡旋光束经过大气湍流前后的干涉条纹图样,发现整数阶时拓扑荷值越小,光束经过湍流之后拓扑荷值稳定性就越好。