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利用π相位调制实现拓扑荷分离和多涡旋旋转

甘雪涛  刘圣  赵建林  
【摘要】:近年来,相位结构呈螺旋变化且中心具有奇异点的涡旋光场作为一类特殊的奇异光束已成为光学领域的研究热点之一。本文实验上借助倾斜的玻璃片在涡旋光场的中心奇点处附加π相位差的位错线,从而对其螺旋相位结构进行调制,实现拓扑荷的分离并观察到类似于流体漩涡中的旋转现象。结果表明,+1阶涡旋光束受到沿某一方向的π相位调制后,其中心奇点分离成两个相互排斥的相位奇点,且拓扑荷均表现为+1;而+1阶涡旋光束沿两个相互垂直方向同时受到π相位调制时,中心奇点拓扑荷演化为-1,同时在涡旋亮环上分离出额外的四个拓扑荷为+1的奇点。另外,由于分离出的相位奇点仍具有螺旋相位结构,可以观察到与之对应的多个零光强点之间强烈地相对旋转,且旋转方向由入射涡旋的拓扑荷符号决定。上述类似的现象在π相位调制后的高阶涡旋光场中也被观察到。以上实验结果通过数值模拟得到进一步分析和验证。光学涡旋经过π相位调制所产生的拓扑荷分离和旋转现象有望为光学微操控、光开关、光通信、光计算等领域提供一种新的思路。

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