螺旋微孔阵列对涡旋光束的调制机理研究.docx

摘要

从理论和实验上研究涡旋光束通过具有费马螺线分布微孔结构的衍射板后拓扑荷数的变化

情况,以及光束强度分布的衍射和聚焦特性。利用一个正透镜对衍射光束进行聚焦,观察和

研究聚焦光束在焦平面后一定范围内的光强分布变化情况。衍射光束的最内环光强分布在

束腰前后约有五个变化阶段。这一变化趋势适用于涡旋光束通过微孔沿不同费马螺线分布

的衍射板的情况,无论是螺线旋转方向的改变,还是螺线结构数目的改变。通过衍射光束与

球面波的干涉来验证拓扑荷数的变化规律。结果表明,这种衍射可以产生新的拓扑荷数,其

变化与入射涡旋光束的相位波前和螺旋微孔阵列的相对旋向有关。

Abstract

variation trend is applicable to the case of the diffracted plate with different Fermat spirals

distributed by the vortex beam through the microhole, whether the rotation direction of

the spiral is changed or the number of spiral structures is changed. The change of

topological charge is verified by the interference between diffraction beam and spherical

wave. The results show that the diffraction can generate a new topological charge, which

is related to the phase front of the incident vortex beam and the relative rotation of the

helical microhole array.

1 引言

涡旋光束的特点是具有螺旋形的相位分布,此外其每一个光子都有相同的轨道角动量

(OAM)

。通过将 OAM 传递给待捕获粒子,能够实现对粒子的光学捕捉。此外,也有报道证

[12]

[13-14]

调制器

[15]

、Q 板(Q-plates)

[16]

和损耗点镜

[17]

等。最近,Yang 等

[18-19]

转对称叠加的衍射板产生涡旋光束的新方法。基于 Yang 等

通过具有费马螺旋传输结构的衍射板产生新的涡旋光束的理论。为此,涡旋光束的产生和传

播引起了科研人员的广泛关注。Stahl 等