非经典涡旋光束在高数值孔径系统中的传播特性

非经典涡旋是一种与经典涡旋具有相同拓扑荷数但是不同相位分布的光相位螺旋结构。基于理查德和沃尔夫矢量衍射理论,推导了在高数值孔径系统中线偏振非经典涡旋在焦点区域的表达式,并通过数值模拟研究了此光束在聚焦场的传播特性。研究中发现,横向焦移现象不仅存在于离轴(或轴上)涡旋的紧聚焦光场中,也存在于非经典涡旋的紧聚焦光场中,并且此两种横向焦移虽然表现形式一样,但是影响因素却截然不同。结果表明,由于横向焦移的存在,在非经典涡旋的相位分布因子和聚焦系统半孔径角满足一定的条件时,总场强分布图形可沿光轴方向顺时针旋转前进,同时场强最大值点也将从传播轴负半空间到正半空间旋转180°。研究结果为结构光场的调控提供新的方法,将在光镊等领域有潜在的应用。

自旋-轨道相互作用下X型涡旋光束的传播特性

研究了X型涡旋光束在左旋/右旋圆偏振状态下在紧聚焦系统中的传播特性,讨论了自旋-轨道相互作用下焦平面光强的横向焦移和传播方向旋转现象的特点及其调控方法。研究发现:相位分布因子c是X型涡旋光束产生横向焦移和光强旋转的主要原因,而半孔径角α、偏振态和拓扑荷数对光强分布均有调控作用;由于自旋-轨道相互作用,入射光为左旋圆偏振态与右旋圆偏振态时,聚焦场光强分布差异明显,相同点是焦平面上光强的轴向转折点均为csw=1,这与入射光为线偏振态时轴向转折点不同;在二阶情况下,虽然入射光为左旋和右旋圆偏振时,两者的横向焦移与光强旋转不同,但是两者的主要涡旋点的分布及其旋转行为是一致的。本文研究可为结构光场的调控提供参考。