近代物理+基于径向相位光栅的高阶次涡旋光束的检测课件.pptx

1、Scalable detection of photonic topological charge using radial phase grating 基于径向相位光栅的高阶次涡旋光束的检测l=0涡旋光束(vortex beams):orbital angular momentum(OAM)beam 螺旋相位波前拓扑荷涡旋光束复振幅表达式：相位奇点横向相位分布中空横向光强分布l=+2l=-1l=+1螺旋相位项Optical tweezersOptical communicationLaser processing应用应用:干涉法：将涡旋光束与如下光束干涉干涉法：将涡旋光束与如下光束干涉平面波

2、平面波共轭光波共轭光波1 结构相对复杂 2 要求正对准马赫泽德干涉仪R.Fickler,and A.Zeilinger,“Quantum entanglement of high angular momenta,”Science 338,640-643(2012).球面波球面波l=10 l=100 l=300 衍射法衍射法:2 要求正对准远场强度分布孔阑1 孔径大小随拓扑荷改变Hickmann,J.M.,et al.Unveiling a truncated optical lattice associated with a triangular aperture using lights O

3、AM.Physics Review Letters,(2010)Hickmann,J.M.,et al.Engineering a square truncated lattice with lights OAM.Optics express,(2011).Chunqing Gao et al.Optics letters,2015.不足：衍射效率10%优点：无须正对准Jian Wang et al.Scientific report.2017 Zhou,J et al.Applied Physics Letters,(2016).不足:不能测正负|l|=100衍射法衍射法:优点：无须正对准

4、高效率 不足：l=25远场强度分布Ruishan Chen et al.Detecting the topological charge of optical vortex beams using a sectorial screen.Applied Optics,(2017).基于扇形衍射屏幕的涡旋光束的检测基于扇形衍射屏幕的涡旋光束的检测:图1图2图3图4图5优点：结构简单，无需正对准 不足：难以扩展到太高阶次基于基于径向径向相位相位光栅光栅的的高阶次涡旋光束拓扑荷高阶次涡旋光束拓扑荷的检测：的检测：FIG.1.原理流程图l=-6 l=-10 l=-16 衍射效率100%远场光强分布：-1

5、st0th+1st光栅透过率函数：复振幅分布：FIG.2.(a)Experimental setup for the generation and detection of vortex beams.P-i:polarizer,Li:lens,SLMi:spatial light modulator,A:aperture,CCD:CCD camera.(b)Fork phase grating loaded on SLM1.(c)RPG loaded on SLM2(d)Experimental result of intensity pattern of vortex beam with l

6、=+10.FIG.3.(a)l=+2+120 and(b)l=-2 -120(P=0.02 rad,D=8 mm).(a)(b)l=120是目前所报道的涡旋光束检测的最高阶次R.Fickler,and A.Zeilinger et al.,“Quantum entanglement of high angular momenta,”Science 338,(2012).l=10 l=100 l=300 由于空间光调制器和CCD的分辨率和有效面积的限制，只能部分显示且光斑模糊不能分辨.Ruishan Chen et al,“Scalable detection of photonic topological charge using radial phase grating”.Applied physics Letter.FIG.5.l=+8，P=0.02 rad.FIG.4.l=+6，D=8 mm.总结：1 高阶次，2 高衍射效率，3 对光栅参数和对准要求不严格.角向周期:P中心距离:DDP展望：1 实现对混杂的涡旋光束进行分类和检测。2 使用光子集成技术，如：在硅基平面上刻写纳米尺寸的径向光 栅，可以预见能够获得纳米尺寸的分辨率，实现更高阶次的检测，同时使装置更加紧凑，小巧。