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物理学报 2003年第2期52卷 328-331页

作者：叶芳伟李永平中国科学技术大学物理系合肥230026

Laguerre Gaussian(LG)模是光子的轨道角动量的本征态 .提出了用一种特殊的光栅———“分数阶叉形光栅”来实现两种LG模的叠加 ,它在以光子角动量为编码空间的高维量子通信领域存在潜在的应用 .

关键词：光子轨道角动量叠加态测量叉形光栅 LG模 Laguerre-Gaussian模量子光学

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平面光斜入射叉形光栅获取涡旋光束的特性

中国激光 2013年第2期40卷 67-71页

作者：孟祥君朱艳英陈志婷魏勇张磊赵宝林郭西华燕山大学理学院河北秦皇岛066004 燕山大学里仁学院河北秦皇岛066004

基于由计算全息法制作的叉形光栅,研究了平面光束斜入射叉形光栅对涡旋光束特性的影响。从理论上分析平面光束斜入射叉形光栅时,两对称分布涡旋光束间距随平面光与光栅平面的夹角α变化而增大;实验进一步验证了随α角的增大,对称分布的... 详细信息

基于由计算全息法制作的叉形光栅,研究了平面光束斜入射叉形光栅对涡旋光束特性的影响。从理论上分析平面光束斜入射叉形光栅时,两对称分布涡旋光束间距随平面光与光栅平面的夹角α变化而增大;实验进一步验证了随α角的增大,对称分布的衍射涡旋光束亮斑间距也增大。该研究结果对计算全息法产生高质量涡旋光束的实验有一定的指导意义。

关键词：全息叉形光栅光束斜入射涡旋光束

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涡旋光束经叉形光栅的衍射特性

中国激光 2011年第3期38卷 57-63页

作者：刘永欣陈子阳蒲继雄华侨大学信息科学与工程学院福建泉州362021 四川大学激光物理与化学研究所四川成都610064

利用惠更斯-菲涅耳衍射积分以及叉形光栅的透射率函数,推导出了涡旋光束经叉形光栅衍射后的解析表达式。详细研究了涡旋光束通过携带拓扑电荷数l的叉形光栅后的光强分布和拓扑电荷数。结果表明,中心零级光斑和入射涡旋光束的拓扑电荷数... 详细信息

利用惠更斯-菲涅耳衍射积分以及叉形光栅的透射率函数,推导出了涡旋光束经叉形光栅衍射后的解析表达式。详细研究了涡旋光束通过携带拓扑电荷数l的叉形光栅后的光强分布和拓扑电荷数。结果表明,中心零级光斑和入射涡旋光束的拓扑电荷数m相同;随着衍射级数n的变化,衍射光斑的拓扑电荷数变为nl+m。当满足nl+m=0时,该n级光斑中心为平面波形的亮斑,在此光斑两侧随着衍射级数的改变,衍射光斑的空心半径逐渐增大。根据平面波光斑所在位置的级数n以及叉形光栅携带的拓扑电荷数l,由nl+m=0可确定入射涡旋光束的拓扑电荷数m。将计算结果与实验结果做了比较,发现两者基本吻合。

关键词：衍射涡旋光束叉形光栅拓扑电荷数

平面光斜入射叉形光栅产生涡旋光束的理论和实验研究

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平面光斜入射叉形光栅产生涡旋光束的理论和实验研究

作者：孟祥君燕山大学

学位级别：硕士

由于涡旋光束具有的中空的光强分布和能够用于束缚和操控粒子的轨道角动量，使其在光镊及光致旋转领域中得到广泛应用，近十几年，很多研究者为获取涡旋光束设计出多种方法。在诸多产生涡旋光束的方法中，计算全息法由于实现简单，光束... 详细信息

由于涡旋光束具有的中空的光强分布和能够用于束缚和操控粒子的轨道角动量，使其在光镊及光致旋转领域中得到广泛应用，近十几年，很多研究者为获取涡旋光束设计出多种方法。在诸多产生涡旋光束的方法中，计算全息法由于实现简单，光束利用率高，并且可以根据实际需要，产生出阶数不同的涡旋光束，受到学术界研究者的广泛关注。但以往计算全息法的研究注重于理论及模拟分析，，而对实验研究以及实验结果与理论结果对比研究，较少有相关报道。本论文由计算全息法制作叉形光栅，进一步获取涡旋光束方面的做了实验研究，具体工作如下：首先，阐述了涡旋光束的概念、性质及类型，包括拉盖尔-高斯光束，高阶贝塞尔光束，局域空心光束，阵列涡旋光束。简介了计算全息法获取涡旋光束的原理，阐述了涡旋光束角动量特征及产生方法。其次，对计算全息法获取涡旋光束进行了理论计算和模拟分析，理论推导并模拟了叉形光栅获取涡旋光束的过程，并对平面光斜入射叉形光栅产生涡旋光束进行了理论推导和模拟分析。最后，利用胶片记录计算机设计绘制的全息图，分别制作了不同阶数的叉形光栅，其中包括整数阶和分数阶的叉形光栅以及能产生双涡旋光束的光栅;并利用自行设计和搭建的光路进行了涡旋光束的获取实验。并对实验结果与理论模拟结果进行对比分析。最后对以上实验中出现的实验现象进行误差分析，对实验设备的改进提出一些建设性的意见和建议。

关键词：光镊光学微操纵涡旋光束计算全息法叉形光栅平面光斜入射

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叉形光栅法产生分数阶涡旋光的实验探究

大学物理实验 2023年第6期36卷 1-5页

作者：祁义红杨焓王润兵邢浩儒王鹏华东理工大学物理学院上海200237 安庆师范大学电子工程与智能制造学院安徽安庆246133

衍射和光栅是基础光学课程和光学实验的重要内容,在传统光学技术和前沿科学研究中有重要的作用和应用。文章以分数阶涡旋光为研究对象,利用空间光调制器设计了基于叉形光栅的衍射效应产生分数阶涡旋光的实验,编写了分数阶叉形光栅的计... 详细信息

衍射和光栅是基础光学课程和光学实验的重要内容,在传统光学技术和前沿科学研究中有重要的作用和应用。文章以分数阶涡旋光为研究对象,利用空间光调制器设计了基于叉形光栅的衍射效应产生分数阶涡旋光的实验,编写了分数阶叉形光栅的计算机程序,实验上产生和观测了分数阶涡旋光,分析了分数阶涡旋光的特点和强度分布。通过本实验,学生进一步加深了对衍射和光栅特性的理解,激发了对光学前沿研究和探索的兴趣,拓展了学生的专业知识,提升了对光学研究和光场调控的创新意识。

关键词：衍射叉形光栅涡旋光轨道角动量空间光调制器

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涡旋光束经叉形光栅的衍射特性

涡旋光束经叉形光栅的衍射特性

中国光学学会2010年光学大会

作者：刘永欣陈子阳蒲继雄华侨大学信息科学与工程学院四川大学激光物理与化学研究所

利用惠更斯-菲涅耳衍射积分以及叉形光栅的透过率函数,推导出了涡旋光束经叉形光栅衍射后的解析表达式。详细研究了涡旋光束通过携带拓扑电荷数l的叉形光栅后的光强分布和拓扑电荷数。结果发现,中心零级光斑和入射涡旋光束的拓扑电荷数... 详细信息

利用惠更斯-菲涅耳衍射积分以及叉形光栅的透过率函数,推导出了涡旋光束经叉形光栅衍射后的解析表达式。详细研究了涡旋光束通过携带拓扑电荷数l的叉形光栅后的光强分布和拓扑电荷数。结果发现,中心零级光斑和入射涡旋光束的拓扑电荷数m相同;随着衍射级数n的变化,衍射光斑的拓扑电荷数变为nl+m。当满足nl+m=0时,该n级光斑中心为亮斑,为平面波光斑,在此光斑两侧随着衍射级数的改变,衍射光斑的空心半径逐渐增大。根据平面波光斑所在位置的级数n以及叉形光栅携带的拓扑电荷数l,由nl+m=0可确定入射涡旋光束的拓扑电荷数m。并与实验结果做了比较,发现两者基本吻合。

关键词：涡旋光束叉形光栅拓扑电荷数

来源： cnki会议评论

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涡旋光束轨道角动量干涉及检测的研究

中国激光 2016年第9期43卷 192-197页

作者：柯熙政胥俊宇西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

分析了涡旋光与平面波的干涉现象,利用涡旋光共轴叠加干涉生成携带双态轨道角动量的光,并将其应用于轨道角动量拓扑荷数的检测。利用叉形错位光栅制备呈中心对称的涡旋光束,并讨论了在不同拓扑荷数情况下,利用两束涡旋光束干涉制备双态... 详细信息

分析了涡旋光与平面波的干涉现象,利用涡旋光共轴叠加干涉生成携带双态轨道角动量的光,并将其应用于轨道角动量拓扑荷数的检测。利用叉形错位光栅制备呈中心对称的涡旋光束,并讨论了在不同拓扑荷数情况下,利用两束涡旋光束干涉制备双态轨道角动量光束。数值模拟和实验结果表明,随着拓扑荷数的数值及正负的变化,两束涡旋光束干涉叠加后其干涉图像发生规律性的变化,据此可检测涡旋光束。涡旋光束在信息传输及编码方面具有重要意义,此研究为其在自由空间通信中的复用提供了实验依据,也为光通信系统的性能改善提供了可能。

关键词：衍射轨道角动量干涉叠加涡旋光束叉形光栅

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圆形螺旋相位板的平面波夫琅和费衍射特性

光电子．激光 2013年第7期24卷 1439-1444页

作者：李志焕吴福全陈君崔祥霞朱久凯曲阜师范大学激光研究所山东曲阜273165 泰山学院物理与电子工程学院山东泰安271021

为了研究圆形螺旋相位板(SPP)对平面波的夫琅和费衍射特性,基于标量衍射理论给出了圆形SPP对有限孔径平面波进行夫琅和费衍射时所产生涡旋光束的光强表达式。理论模拟分析了圆形SPP的拓扑荷数n、半径R等参数对涡旋光束光强分布的影响,... 详细信息

为了研究圆形螺旋相位板(SPP)对平面波的夫琅和费衍射特性,基于标量衍射理论给出了圆形SPP对有限孔径平面波进行夫琅和费衍射时所产生涡旋光束的光强表达式。理论模拟分析了圆形SPP的拓扑荷数n、半径R等参数对涡旋光束光强分布的影响,结果表明,当圆形SPP半径R不变时,随着拓扑荷n的增大,涡旋光束半径逐渐增大,并且光强分布中旁瓣的比重显著增强;当拓扑荷n不变时,圆形SPP的半径R增大,产生的涡旋光束半径反而会变小,但涡旋光束的相对形状基本保持不变。基于纯相位空间光调制器(SLM)实现了圆形SPP对有限孔径平面波的夫琅和费衍射,并对理论结果进行了实验验证,实验结果与理论分析一致。

关键词：圆形螺旋相位板(SPP) 涡旋光束夫琅和费衍射纯相位空间光调制器(SLM) 叉形光栅

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光学课程中光栅内容的延伸与拓展实验

物理通报 2024年第5期 19-23页

作者：祁义红李盼杨启航周凤雪钮月萍王鹏华东理工大学物理学院上海200237 安庆师范大学电子工程与智能制造学院安徽安庆246133

光学课程是应用物理学和光电信息科学与工程专业一门重要的专业基础课程,与专业方向密切相关,强调理论与实验相结合.针对光学课程的特点和教学要求,我们探索教学方法和形式的改革,把光学前沿研究实验与光学基础理论知识结合,通过拓展实... 详细信息

光学课程是应用物理学和光电信息科学与工程专业一门重要的专业基础课程,与专业方向密切相关,强调理论与实验相结合.针对光学课程的特点和教学要求,我们探索教学方法和形式的改革,把光学前沿研究实验与光学基础理论知识结合,通过拓展实验加深学生对基础知识的理解,提高学生对相关光学前沿研究的兴趣.以涡旋光产生的实验为例,探讨基于空间光调制器从设计和制备光栅到光栅衍射,加深学生对光栅和光栅衍射的认识和理解;从涡旋光进一步认识光场的空间强度分布、螺旋相位和轨道角动量,激发学生对光学前沿的研究兴趣.实践表明,新的光学前沿拓展实验能增强学生的学习兴趣,提高教学质量,激发学生的研究和探索热情,有利于培养学生的创新意识和创新能力.

关键词：光栅衍射空间光调制器叉形光栅涡旋光束

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利用复杂光栅结构制备涡旋光

物理与工程 2024年第6期 188-192页

作者：刘璐杨大杰李宁付星球黄霞华北电力大学数理学院

涡旋光的研究与应用是当前光学领域的前沿和热点。本文介绍了一种方便实用的涡旋光制备方法。我们首先利用涡旋光与高斯光的干涉，产生了叉形光栅结构。然后采用喷墨打印技术，将此叉形光栅图案打印在激光打印胶片上。最后通过平面光束... 详细信息

涡旋光的研究与应用是当前光学领域的前沿和热点。本文介绍了一种方便实用的涡旋光制备方法。我们首先利用涡旋光与高斯光的干涉，产生了叉形光栅结构。然后采用喷墨打印技术，将此叉形光栅图案打印在激光打印胶片上。最后通过平面光束照射叉形光栅，利用胶片上黑色区域的光吸收效应，实现了光线通过光栅空隙处的衍射，从而成功制备了具有不同拓扑荷数的涡旋光。与传统方法相比，我们提出的涡旋光制备方法不需要复杂的光学设备或昂贵的材料，大大降低了实验的技术门槛和经济成本，使涡旋光的制备更加普及和可行。此外，这种技术的简易性和低成本特性，使其在光学实验教学和基础科学研究中具有广泛的应用前景，尤其适合于资源有限的实验环境。

关键词：干涉与衍射叉形光栅涡旋光激光打印胶片

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