上海光機(jī)所在時(shí)空渦旋光束衍射研究方面取得新進(jìn)展并提出一種時(shí)空渦旋光束快速檢測(cè)方法
近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)對(duì)時(shí)空渦旋光束的衍射特性進(jìn)行了研究。該研究揭示了時(shí)空渦旋光束的衍射規(guī)律，并利用此規(guī)律提出了一種時(shí)空渦旋光束拓?fù)浜芍悼焖贆z測(cè)方法。相關(guān)成果以“Diffraction properties of light with transverse orbital angular momentum”為題發(fā)表在Optica上。 "g1 Fg.o
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不同于以往常規(guī)空間渦旋光束其軌道角動(dòng)量方向和光束傳播方向平行（縱向軌道角動(dòng)量），時(shí)空渦旋光束相位奇點(diǎn)存在于時(shí)間空間域，其軌道角動(dòng)量方向與光束傳播方向正交（橫向軌道角動(dòng)量）。時(shí)空渦旋光束進(jìn)一步拓展了光束的自由度，提高了人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)，其在多個(gè)領(lǐng)域也將具有特殊應(yīng)用。常規(guī)多色光的衍射作為光波的一種基本行為已經(jīng)被人們熟悉，而目前關(guān)于攜帶橫向軌道角動(dòng)量的光束的衍射特性研究還比較少；此外，目前也缺乏一種能快速檢測(cè)時(shí)空渦旋光束拓?fù)浜芍档姆椒ā?span style="display:none"> ahw 0}S
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該團(tuán)隊(duì)在前期對(duì)時(shí)空渦旋光束的產(chǎn)生和傳播特性進(jìn)行了研究，獲得了時(shí)空渦旋光束的產(chǎn)生及傳播演化規(guī)律，相關(guān)成果發(fā)表在Optics Express，9(17)， 26995，（2021）。在此基礎(chǔ)上，他們進(jìn)一步對(duì)時(shí)空渦旋光束的衍射特性進(jìn)行了研究。 3`ze<K((
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研究人員從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了時(shí)空渦旋光束的衍射特性。首先理論分析表明時(shí)空渦旋光束的衍射圖樣成多瓣結(jié)構(gòu)，而瓣的數(shù)量或者瓣間溝隙個(gè)數(shù)和拓?fù)浜芍祵?duì)應(yīng)。比如對(duì)于拓?fù)浜芍禐閘的時(shí)空渦旋光束，其衍射圖樣具有l(wèi)個(gè)瓣間溝隙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果匹配。 XE;aJ'kt
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利用時(shí)空渦旋光束的這種特殊衍射特性，他們提出了一種不同拓?fù)浜芍禃r(shí)空渦旋光束的快速檢測(cè)方法，該簡(jiǎn)便快速的方法在需要快速識(shí)別時(shí)空渦旋光束的地方具有潛在應(yīng)用，比如基于時(shí)空渦旋光束的光通信等。該研究促進(jìn)了人們對(duì)時(shí)空渦旋光束物理特性的認(rèn)識(shí)，并有望加速時(shí)空渦旋光束的應(yīng)用。 oXGP6#
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圖1.基于4f脈沖整形系統(tǒng)時(shí)空渦旋光束產(chǎn)生（上部分）及時(shí)空渦旋光束的衍射及測(cè)量裝置示意圖（下部分）。 z| zd=3c
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圖2.不同階次時(shí)空渦旋光束的光強(qiáng)分布圖及其衍射圖樣。第1和2行分別為理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的時(shí)空渦旋光束的光強(qiáng)分布圖；第3和4行分別為理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的時(shí)空渦旋光束的衍射圖樣。 QaAMiC ZFR
相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金，中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類），中科院儀器發(fā)展項(xiàng)目，上海市科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。 eie u|_
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原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.449108
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