北京理工大學(xué)在復(fù)雜渦旋光場(chǎng)調(diào)控方面取得系列進(jìn)展
相位渦旋光束是一種攜帶有軌道角動(dòng)量（OAM）的新型結(jié)構(gòu)光束，在超大容量光通信、新體制激光雷達(dá)、激光加工、高密度光存儲(chǔ)、高分辨率成像、量子技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，吸引了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。特別是在超大容量光通信領(lǐng)域，由于相位渦旋光束攜帶的OAM具有無窮個(gè)本征值，且不同的OAM模式相互正交，使得其不僅可作為信號(hào)載波以模式復(fù)用的方式來拓展信道容量，還可用于超高維數(shù)字信號(hào)編碼，通過提升光子效率的方式間接拓展信道容量。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜渦旋光場(chǎng)的按需調(diào)控是實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用的必要條件之一，然而當(dāng)前復(fù)雜渦旋光場(chǎng)調(diào)控方面仍存在許多尚未解決的科學(xué)問題及技術(shù)瓶頸，例如，多模復(fù)用高維OAM調(diào)控較為困難，光束OAM譜的測(cè)量的泛化能力較弱，OAM模式分布切換響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等，阻礙了渦旋光束的實(shí)際工程化應(yīng)用。 }`_@'4:t
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針對(duì)上述問題，北京理工大學(xué)光電學(xué)院高春清、付時(shí)堯團(tuán)隊(duì)開展了復(fù)雜渦旋光場(chǎng)調(diào)控及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸攻堅(jiān)，取得了一系列重要成果，相關(guān)工作發(fā)表于PhotoniX（SCI一區(qū)，IF：19.818）、Advanced Photonics Nexus（CLP與SPIE合辦新刊物）、Photonics Research （SCI一區(qū)，IF：7.254）、Optics Express、Optics Letters等，獲20余項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專利，并在多個(gè)系統(tǒng)中得到工程化應(yīng)用。主要研究進(jìn)展包括： ;bu# 8,
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1.高維OAM光梳的生成技術(shù) Aez2*g3
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OAM光梳是一種在“ l 域”中由等模式間距的一系列分離OAM模式構(gòu)成的復(fù)雜光場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其為超高光子效率信息編碼的載體，同時(shí)也是高密度全息加密技術(shù)的“鑰匙”。先前研究已經(jīng)證明，采用純相位調(diào)制方法不可能將基模高斯光束轉(zhuǎn)化為OAM光梳，若要獲得OAM光梳，則必須采用迭代等方法無限逼近，而迭代過程是費(fèi)時(shí)的，將高維信號(hào)編碼的優(yōu)勢(shì)抵消殆盡。針對(duì)這一問題，該團(tuán)隊(duì)從達(dá)曼光柵技術(shù)獲得靈感，構(gòu)建了 x 坐標(biāo)與 φ 坐標(biāo)的映射關(guān)系，研制了角向二值化相位結(jié)構(gòu)衍射光學(xué)器件，最終實(shí)驗(yàn)獲得了127維OAM光梳，模式均勻性達(dá)92.04%，如圖1所示。由于不同的OAM光束對(duì)應(yīng)固定的角向二值化相位的相位躍變點(diǎn)坐標(biāo)，使得可根據(jù)數(shù)值解而無需任何迭代運(yùn)算即可生成任意OAM光梳，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)生成高維OAM光束響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問題。該團(tuán)隊(duì)公開了不同OAM光梳下角向二值化相位的相位躍變點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值解，可供本領(lǐng)域科研及技術(shù)人員直接調(diào)用。該工作為高維渦旋光場(chǎng)調(diào)控提供了全新思路，發(fā)表于CLP與SPIE新辦刊物Advanced Photonics Nexus，并被選為AP Nexus創(chuàng)刊首期封面，如圖2所示。付時(shí)堯副研究員是該文的第一作者及通訊作者，高春清教授為該文的共同通訊作者。 d?idTcgs
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實(shí)驗(yàn)獲得的127維OAM光梳 {WN(&eax
2.光束OAM譜的通用測(cè)量技術(shù) 6V9doP
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