风控热晕对双模涡旋光束大气传输的轨道角动量和相位奇异性的影响

本文研究了不同风向和风速下大气非线性热晕效应对双模涡旋光束轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)和相位奇异性的影响.由于不同模式叠加的双模涡旋光束具有不同的对称性,热晕效应对其的影响不仅与风速有关,还与风向密切相关.研究发现:在一定风向角度下,风速越小,热晕效应越强,OAM值越大,即热晕效应促进了双模涡旋光束的OAM增大.因此,在一定风向以及风速下双模涡旋光束可以获得大于自由空间的OAM,并且大于单模涡旋光束的OAM.模式越高的光束需要更小的风速才能使得OAM值大于自由空间中的OAM值.此外,构成双模涡旋光束的两束子光束的拓扑荷数相差越大,不同风向下其OAM值越稳定.另一方面,还研究了风控热晕效应对线刃型位错奇点演化的影响,研究表明:线刃型位错线和风向垂直时,位错线消失;线刃型位错线和风向平行时,位错线始终存在;线刃型位错线和风向为钝角或锐角时,位错线演化为光学涡旋对.上述研究结果对激光大气传输和光通信领域具有理论指导意义.