柱矢量涡旋光束在梯度折射率光纤中的光谱相干度分布

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,构建了柱矢量涡旋光束在径向梯度折射率(gradient-index, GRIN)光纤中传输的解析表达式,并研究了其在径向GRIN光纤中的光谱相干度分布。研究结果表明,柱矢量涡旋光束的光谱相干度沿径向关于光纤纤芯中心对称分布。在光纤焦平面处,随着相干长度σ的降低,光谱相干度分布出现的暗环数逐渐增多,且拓扑荷m越大,光谱相干度分布随相干长度σ的变化越明显。相干长度σ一定且拓扑荷m相同时,不同波长λ的光谱相干度分布规律相同。GRIN系数β影响光谱相干度的周期。

基于涡旋半波片制备多种混合阶庞加莱球光束

柱矢量涡旋光束偏振态呈现柱对称分布并且具有螺旋形相位波前,可以用混合阶庞加莱球表示。基于对琼斯矩阵的推导,提出并验证了一种利用涡旋半波片产生多种混合阶庞加莱球光束的方法。通过合理设计涡旋半波片和半波片、1/4波片的组合,能够产生混合阶庞加莱球上任意位置对应的柱矢量涡旋光束。通过级联多个涡旋半波片,能够进一步扩大混合阶庞加莱球光束的阶数范围。实验上,对制备出的多种混合阶庞加莱球光束的偏振态分布进行了测量,并验证了其偏振阶数和拓扑荷数。该方法光路简单、调节方便,可以实现对拓扑荷数和偏振阶数的独立调控,在光学微操控、光学探测与传感,以及矢量涡旋光源设计等方面有潜在的应用价值。