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携带横向轨道角动量的时空局域波包的传输特性(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 294-300页

作者：张年佳曹前 Chong Andy 詹其文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 釜山国立大学物理系韩国釜山46241

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带... 详细信息

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带的横向OAM也会在传播过程中分裂。这两点限制了横向OAM在其他研究领域的应用。本文引入并研究了携带横向OAM的三维时空局域波包,此波包可以同时克服衍射与色散效应造成的时空域三维变化。在传播过程中,该时空局域波包的时空域分布不变,且在遇到障碍物后也能快速重新恢复到原有的状态,具有传播不变以及自恢复的特性。本文对时空局域波包的传播过程以及经过障碍物后的恢复过程进行了数值模拟仿真,证实了其传播不变特性和自恢复特性。这种携带横向OAM的三维时空局域波包为横向OAM未来的利用提供了新的机遇,有望应用于光通信、量子光学、光学成像等领域。

关键词：横向光学轨道角动量三维时空局域波包传播不变自恢复

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强聚焦高阶时空涡旋的生成方法及其传播特性

光学学报 2024年第10期44卷 338-346页

作者：于自强莫德威于飞詹其文陈建上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室上海200093 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室上海201800 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024

主要研究了经高数值孔径物镜强聚焦生成高阶时空涡旋的方法及高度局域时空涡旋在焦平面前后的传播特性。根据模式转换理论,对入射波包进行预处理,利用Richards Wolf矢量衍射公式仿真计算预处理后的入射波包以及经透镜强聚焦后在焦平面... 详细信息

主要研究了经高数值孔径物镜强聚焦生成高阶时空涡旋的方法及高度局域时空涡旋在焦平面前后的传播特性。根据模式转换理论,对入射波包进行预处理,利用Richards Wolf矢量衍射公式仿真计算预处理后的入射波包以及经透镜强聚焦后在焦平面及焦平面前后传播的时空波包的三维时空分布,并对其强度和相位进行了分析。结果表明,强聚焦波包具有预定的高阶时空螺旋相位,且在透镜焦平面前后传播过程中,时空波包的总拓扑荷数保持不变,波包强度分布发生旋转,波包内部演化出若干个一阶时空相位奇点。

关键词：物理光学轨道角动量时空光涡旋强聚焦光束传播拓扑荷数

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携带横向轨道角动量时空局域波包的传输特性研究

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光学学报 2024年

作者：张年佳曹前 Andy CHONG 詹其文釜山国立大学物理系上海理工大学光电信息与计算机工程学院

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束，或以横向OAM的形式是存在于时空光涡旋波包。与涡旋光束不同，时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响，造成波包在时空域内的展宽，并且时空光涡旋波包携... 详细信息

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束，或以横向OAM的形式是存在于时空光涡旋波包。与涡旋光束不同，时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响，造成波包在时空域内的展宽，并且时空光涡旋波包携带的横向OAM也会在传播过程中分裂。这两点限制了横向OAM在其他研究领域的应用。本文引入并研究了携带横向OAM的三维时空局域波包，波包可以同时克服衍射与色散效应造成的时空域三维变化。在传播过程中，时空局域波包的时空域分布不变，且在遇到障碍物后也能快速重新恢复到原有的状态，具有传播不变以及自恢复的特性。本文对时空局域波包的传播过程以及经过障碍物后的恢复过程进行了数值模拟仿真，证实了其传播不变特性和自恢复特性。这种携带横向OAM的三维时空局域波包为横向OAM的未来利用提供的新的机遇，有望应用于在光学通信、量子光学、光学成像等领域。

关键词：横向光学轨道角动量三维时空局域波包传播不变自恢复

携带横向轨道角动量的时空局域波包的传输特性（特邀）

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光学学报 2024年第10期 302-308页

作者：张年佳曹前 Chong Andy 詹其文上海理工大学光电信息与计算机工程学院釜山国立大学物理系

光学轨道角动量（OAM）可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中，或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同，时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响，造成波包在时空域内的展宽，并且时空光涡旋波... 详细信息

光学轨道角动量（OAM）可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中，或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同，时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响，造成波包在时空域内的展宽，并且时空光涡旋波包携带的横向OAM也会在传播过程中分裂。这两点限制了横向OAM在其他研究领域的应用。本文引入并研究了携带横向OAM的三维时空局域波包，此波包可以同时克服衍射与色散效应造成的时空域三维变化。在传播过程中，该时空局域波包的时空域分布不变，且在遇到障碍物后也能快速重新恢复到原有的状态，具有传播不变以及自恢复的特性。本文对时空局域波包的传播过程以及经过障碍物后的恢复过程进行了数值模拟仿真，证实了其传播不变特性和自恢复特性。这种携带横向OAM的三维时空局域波包为横向OAM未来的利用提供了新的机遇，有望应用于光通信、量子光学、光学成像等领域。

关键词：横向光学轨道角动量三维时空局域波包传播不变自恢复

强聚焦高阶时空涡旋的生成方法及其传播特性研究

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光学学报 2024年

作者：于自强莫德威于飞詹其文陈建国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院上海理工大学光电信息与计算机工程学院中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室

由于可以为光场调控增加新的自由度,携带横向轨道角动量的时空光涡旋在光学领域迅速引起人们的关注。本文主要研究了经高数值孔径物镜强聚焦生成高阶时空涡旋的方法及高度局域时空涡旋在焦平面前后的传播特性。根据模式转换理论,对入射... 详细信息

由于可以为光场调控增加新的自由度,携带横向轨道角动量的时空光涡旋在光学领域迅速引起人们的关注。本文主要研究了经高数值孔径物镜强聚焦生成高阶时空涡旋的方法及高度局域时空涡旋在焦平面前后的传播特性。根据模式转换理论,对入射波包进行预处理,利用Richards Wolf矢量衍射公式仿真计算预处理后的入射波包经透镜强聚焦后在焦平面及焦平面前后传播的时空波包的三维时空分布,并对其强度和相位进行了分析。结果表明,强聚焦波包具有预定的高阶时空螺旋相位,且在透镜焦平面前后传播过程中时空波包的总拓扑荷数保持不变,波包强度分布发生旋转,波包内部演化出若干个一阶时空相位奇点。

关键词：轨道角动量时空光涡旋强聚焦光束传播拓扑荷数

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专题前言

光学学报 2024年第10期 9-10+2页

作者：赵建林蔡阳健詹其文西北工业大学物理科学与技术学院山东师范大学上海理工大学光电信息与计算机工程学院代顿大学Nano Electro-Optics Laboratories以及Fraunhofer研究中心上海理工大学中国光学学会

光场调控、传输及其应用是当前光学与光子学领域的研究热点之一，在物理学、信息科学、生命科学、化学和材料科学等领域扮演着越来越重要的角色。光场调控分为空域、时域调控及时空域联合调控，涉及光场调控理论与方法、光场传输机理及...

光场调控、传输及其应用是当前光学与光子学领域的研究热点之一，在物理学、信息科学、生命科学、化学和材料科学等领域扮演着越来越重要的角色。光场调控分为空域、时域调控及时空域联合调控，涉及光场调控理论与方法、光场传输机理及特性、新型光场与物质相互作用、光场调控技术应用等。国家自然科学基金委员会于2017年推出了“新型光场调控物理及应用”重大研究计划，极大地提高了该领域在国内的关注度。《光学学报》先后于2016年10月和2019年1月推出的“光场调控、传输及其应用”专题（第36卷第10期）和专题II（第39卷第1期），受到了众多专家学者的好评，使得“光场调控、传输及其应用”专题逐渐成为《光学学报》的旗舰专题和特色品牌。

关键词：

时空光场调控以及时空光涡旋波包的研究进展(特邀)

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光子学报 2022年第1期51卷 35-48页

作者：曹前詹其文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

综述了时空耦合光场,包括时空光场的理论背景,产生时空光场的实验方法,以及时空光涡旋波包的研究现状。由于时空光场的生成涉及色散与衍射效应之间微妙的相互作用,尽管用于产生时空耦合光场的实验装置与现有的4f脉冲整形器实验装置几乎... 详细信息

综述了时空耦合光场,包括时空光场的理论背景,产生时空光场的实验方法,以及时空光涡旋波包的研究现状。由于时空光场的生成涉及色散与衍射效应之间微妙的相互作用,尽管用于产生时空耦合光场的实验装置与现有的4f脉冲整形器实验装置几乎相同的,但与传统的脉冲整形或光束整形技术相比,时空光场的生成过程更为丰富。新型时空光场具有独特的光子学特性,如携带具有纯横向轨道角动量的光子,在传播过程中不发生衍射,或以可控的群速度传播,使其成为量子光学、纳米光子学、自旋光子学和光与物质相互作用等研究领域的重要工具。

关键词：光场调控超快光学时空光场光子角动量

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基于纳米光子学的手性检测与表征技术(特邀)

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光子学报 2022年第5期51卷 3-28页

作者：芮光浩詹其文上海理工大学光电信息与工程学院上海200093 东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心南京210096

作为生物体的本质属性,物质的手性表征在生理学和药理学领域有着重要的意义。当电磁波与手性材料作用时,会出现旋光效应、圆二色性和手性光力等特殊的光学活性现象,并成为材料手性检测的强大工具。由于手性分子的结构远小于激发光的波长... 详细信息

作为生物体的本质属性,物质的手性表征在生理学和药理学领域有着重要的意义。当电磁波与手性材料作用时,会出现旋光效应、圆二色性和手性光力等特殊的光学活性现象,并成为材料手性检测的强大工具。由于手性分子的结构远小于激发光的波长,因此分子自身的手性光学效应通常很弱,极大限制了检测技术的精度。近年来,纳米光子技术的进步有望增强纳米尺度下光与物质之间原本很弱的手性光学效应,使得手性的高灵敏度、高分辨率检测成为可能。回顾了手性光学的发展及其在生物分子检测等方面的应用,讨论了基于等离子耦合圆二色性和超手性近场在圆二色性增强方面的策略,介绍了基于横向手性光力的物质构型分选和基于结构光场光力效应的手性结构表征方法,并对该领域未来进一步的发展进行了展望。

关键词：应用光学纳米光子学手性传感圆二色性增强光镊

基于纳米光子学的手性检测与表征技术（特邀）

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光子学报 2022年第5期51卷 11-36页

作者：芮光浩詹其文上海理工大学光电信息与工程学院东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心

作为生物体的本质属性，物质的手性表征在生理学和药理学领域有着重要的意义。当电磁波与手性材料作用时，会出现旋光效应、圆二色性和手性光力等特殊的光学活性现象，并成为材料手性检测的强大工具。由于手性分子的结构远小于激发光的... 详细信息

作为生物体的本质属性，物质的手性表征在生理学和药理学领域有着重要的意义。当电磁波与手性材料作用时，会出现旋光效应、圆二色性和手性光力等特殊的光学活性现象，并成为材料手性检测的强大工具。由于手性分子的结构远小于激发光的波长，因此分子自身的手性光学效应通常很弱，极大限制了检测技术的精度。近年来，纳米光子技术的进步有望增强纳米尺度下光与物质之间原本很弱的手性光学效应，使得手性的高灵敏度、高分辨率检测成为可能。回顾了手性光学的发展及其在生物分子检测等方面的应用，讨论了基于等离子耦合圆二色性和超手性近场在圆二色性增强方面的策略，介绍了基于横向手性光力的物质构型分选和基于结构光场光力效应的手性结构表征方法，并对该领域未来进一步的发展进行了展望。

关键词：应用光学纳米光子学手性传感圆二色性增强光镊