Vortex and anti-vortex compositions of exact elegant Laguerre-Gaussian vector beams
将传统的束流定义重新表述为它们的双向版本，并使用赫兹势，使束流场成为麦克斯韦方程组的精确矢量解。该方法适用于TM和TE偏振的高阶雅盖尔-高斯光束。它们的等拓扑荷和反拓扑荷的涡旋和反涡旋共轴合成以封闭的解析形式给出。组合光束的偏振分量由其径向和方位角折射率指定。两种类型的光束组合物的纵向分量是共同的，同时它们的横向分量是不同的，并且包括两个-非傍轴和傍轴-分别由傍轴参数和其倒数区分的独立部分。新的解决方案可能出现有用的任意矢量光束的建模和剪裁。
2016-10-15 physics.optics
Evaluating Laguerre-Gaussian beams with an invariant parameter
定义了一个新的拉盖尔-高斯（LG）光束参数，称为$Q^{l}_{p}$，它只与模式折射率$p$和$l$有关。该参数能够评估和区分LG光束。首先从理论上计算了几种不同LG光束的$Q^{l}_{p}$值，然后进行了实验测量。还测量另一模式质量参数，$ M^{2} $值。比较$Q^{l}_{p}$和$ M^{2}$的LG模质量，发现两者的变化趋势相同，但$Q^{l}_{p}$的测量要比$ M^{2}$容易得多。
2013-05-27 physics.optics
Displacements and evolution of optical vortices in edge-diffracted Laguerre-Gaussian beams
基于基尔霍夫-菲涅耳近似，研究了拓扑荷|m| = 1，2的拉盖尔-高斯（LG）光束在传输过程中的光学涡旋行为。在弱衍射扰动的条件下（即衍射障碍物仅覆盖入射LG光束的远横向外围），OV在衍射光束体内描述了几乎完美的3D螺旋，这是OV光束的螺旋性质的令人印象深刻的证明。衍射光束截面内的远场OV位置取决于入射OV光束的波前曲率，使得输入波前曲率被转换成输出方位角OV旋转。所得结果可用于光学真空度的测量和光学真空度光束的诊断。
2017-04-14 physics.optics
Reversed propagation dynamics of Laguerre-Gaussian beams in left-handed materials
基于角谱表示，研究了拉盖尔-高斯光束在左手材料中的反向传输动力学。结果表明，负相速度引起波前的反向螺旋，并最终导致光学涡旋的反向旋转。此外，负的古伊相移导致坡印廷矢量的逆螺旋。结果表明，拉盖尔-高斯光束在左手材料中的传输特性与在规则右手材料中具有相反拓扑荷的拉盖尔-高斯光束的传输特性相同。动量守恒定理保证了在RHM-LHM边界处的波动量的切向分量是守恒的。结果表明，虽然线动量的方向发生了逆转，但角动量保持不变。
2008-02-20 physics.optics
Fine structure of perturbed Laguerre-Gaussian beams: Hermite-Gaussian mode spectra and topological charge
该研究揭示LG光束涡旋核微扰产生HG模式谱精细结构的机制，提出并验证了测量任意环位错LG光束拓扑电荷的方法，辅以轨道角动量与拓扑电荷估算示例。
2020-07-09 physics.optics
Angular-spectrum-based analysis on the self-healing effect of Laguerre-Gaussian beams after an obstacle
自修复作为一种奇异效应，已经显示出许多潜在的应用。本文主要研究拉盖尔-高斯光束在经过障碍物后的自愈效应。利用角谱理论，研究了光束在轴向障碍物作用下的自愈极限。分析了自修复能力与障碍物半径的关系。此外，我们简要讨论了光束在离轴情况下的自愈极限。我们的研究结果表明，当障碍物近似在轴上而没有过大的半径时，光束的场幅度将被很好地治愈，这可能为光通信、成像和遥感系统提供优势。
2019-06-20 physics.optics
Anomalous Motion of Particle Levitated by Laguerre-Gaussian beam
拉盖尔-高斯光束具有轨道角动量。由于OAM的转移，被捕获在LG光束中的粒子将围绕光束轴旋转。粒子的旋转通常与光束OAM的旋转方向相同。然而，我们认为，当LG光束被强聚焦时，粒子和光束OAM的旋转可能是相反的方向。这种反常效应是由聚焦的LG光束施加在粒子上的负扭矩引起的，这类似于线性情况下的光学拉力。计算了强聚焦LG光束形成的光镊中捕获的微粒的散射力分布，发现微粒存在受负力矩控制的稳定运动轨迹。我们提出了几个必要条件，观察反直观的轨迹。我们的工作揭示了被强俘获的微粒具有多种运动模式。
2020-04-14 physics.optics
Customizable Laguerre-Gaussian Perfect Vortex Beams
在20世纪90年代，人们认识到涡旋光束（VBs），具有光学涡旋的傍轴光束，携带轨道角动量（OAM），已经受益于从光学操纵到高维经典和量子信息通信的应用。常见VB的横向轮廓，例如，拉盖尔-高斯光束和高阶贝塞尔光束都是空心圆环，其半径不可避免地随着OAM的增大而增大。VB的固有的不完美特性，即半径总是与OAM正相关，限制了VB在许多场景中的应用，如光纤数据传输，空间OAM模式（解）复用通信和粒子操纵，这些场景要求VB具有与不同OAM相同的尺度，甚至是大OAM的小涡环。在这里，我们推导出一个理论的基础上，最广泛使用的拉盖尔-高斯光束产生一个全新的类型的VB与OAM无关的半径，远离常见的非完美约束，称为拉盖尔-高斯完美涡旋光束（LGPVB）。LGPVBs具有拉盖尔-高斯光束的自相似特性，但在受到扰动后可以自愈，并且在传输过程中始终保持“完美”。我们的傅立叶空间设计不仅允许我们随意塑造LGPVB的传播强度，而且还赋予LGPVB在任意自加速的同时仍然完美传播，自相似和自我修复的迷人潜力。这种可定制的自愈LGPVB，其属性反映了我们对VB的最大期望，为广泛领域的常见VB应用场景提供了更好的替代方案。
2022-09-05 physics.optics
Vector Laguerre-Gauss beams with polarization-OAM entanglement in a graded-index medium
结果表明，在梯度折射率介质中，具有偏振轨道角动量纠缠的矢量涡旋拉盖尔-高斯模是麦克斯韦方程组的矢量解.研究了具有非零方位折射率和径向折射率的线偏振和圆偏振涡旋光束在圆柱形梯度折射率介质中的聚焦。分析了考虑自旋轨道效应和非傍轴效应后的波形随距离的变化。研究了渐变折射率圆柱形光波导中模式干涉引起的波包的长期周期性恢复效应。强聚焦光斑通过光波导在长距离上的高效传输伴随着一段恢复期而发生。
2015-12-15 physics.optics
Hybrid topological evolution of multi-singularity vortex beams: Generalized nature for helical-Ince-Gaussian and Hermite-Laguerre-Gaussian modes
提出了一类广义的标量结构高斯模，包括螺旋-因斯-高斯（HIG）和厄米-拉盖尔-高斯（HLG）光束，并对携带轨道角动量（OAM）的多奇点涡旋光束的混合拓扑演化性质进行了物理分析.考虑到内禀坐标像差和Gouy相移的物理根源，推导出了表征衍射光学系统中一般模式的闭合表达式。提出了一种奇异混合演化性质（Singularities Hybrid Evolution Nature，SHEN）球的图形表示方法，将HLG、HIG等典型子族作为特征曲线在球表面上表示，以可视化多奇异光束的拓扑演化.通过充分的实验验证，阐明了SHEN球在描述精确的奇异分裂现象、奇异结构光场和Gouy相移等方面的突出特性。
2018-11-05 physics.optics
Products of displaced Laguerre-Gaussian beams
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学理学院）；Universidad Politécnica Metropolitana de Hidalgo（伊达尔戈都会理工大学）
本研究通过分析 displaced 雷纳德-高斯光束乘积的传播特性，提出了一种预测横向旋转的方法，并展示了其在深度敏感光学成像中的应用潜力。
2026-02-07 physics.optics
Optical vortex trajectory of the edge-diffracted single-charged Laguerre-Gaussian beam
本文研究了单束带电拉盖尔-高斯光束的束腰外边缘衍射。基于基尔霍夫-菲涅耳积分，分析了屏幕直边连续阻挡光束时光学涡旋的迁移行为。揭示了确定OV螺旋轨迹形状的衍射光束参数的普遍组合。导出了描述OV位错随束流屏蔽度变化的参数方程。此外，螺旋轨迹，它描述的情况下，屏幕边缘的入射光束的衍射扰动的条件下，通过运动的OV位置，得到。结果表明，在光束参数变化一定的区间内，选择衍射扰动范围较宽的方程作为最佳匹配函数。为解决衍射反问题：由光涡旋的迁移轨迹确定光束与障碍物衍射相互作用的参数奠定了基础。
2020-11-08 physics.optics
Helical-Phase Distinguishability for the Phase Distribution of Laguerre-Gaussian Beams
在过去的几年里，轨道角动量光束由于其独特的相位特性，在光学相关领域的许多应用做出了重大贡献。本文提出了一种新的相位螺旋结构的拉盖尔-高斯光束携带轨道角动量的方法。该方案基于数值模拟来跟踪相位中每个螺旋的旋转，并通过使用每个螺旋的可伸缩性的特性来显示对拉盖尔-高斯相位分布的旋转速度的影响。如果涡旋相位中的螺旋不能被区分，那么相位分布的角旋转速度可以被视为与方位角指数l无关，这是由于其旋转对称性，并且它被称为ω不可区分。相反，当螺旋线彼此区分时，旋转速度受该方位角指数的影响，并且其变为ω可区分的。这种可区分的理论可以为光通信（作为编码系统）和粒子操纵（改变离束捕获粒子的动力学）领域的应用建立一条途径。
2023-02-10 physics.optics
Influence of the Radial Index on the Stability of Laguerre-Gaussian Vortex Beams in Turbulent Media
Saint Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Saint Petersburg State Marine Technical University（圣彼得堡国立海事技术大学）；ITMO University（ITMO大学）
研究拉盖尔-高斯模式在湍流中的稳定性，发现高径向指数模式横向畸变小，可筛选抗湍流模式，并推导接收孔径与指数的解析关系。
2026-07-14 physics.optics
Space-time singularities in spatially-chirped Laguerre-Gaussian beams of any order
本文研究了具有空间啁啾的超短脉冲拉盖尔-高斯光束，计算其电场分布与时空奇点曲线，发现空间啁啾破坏柱对称性导致奇点形成复杂曲线，并随径向与涡旋阶数组合变化，主要给出解析解及高阶数值计算方案，展示了奇点传播行为及向少周期脉冲的扩展。
2025-10-13 physics.optics
A sectorial arrangement of spatially-shifted grating for composite Laguerre-Gaussian OAM beam generation
提出一种通过分割并沿光栅矢量移位一维光栅各扇区来定制波前形状的算法，实现了单束或多束 Laguerre-Gaussian 轨道角动量光束的同轴生成及其分量强度与相位的独立调节。
2025-04-06 physics.optics
Optical trapping by Laguerre-Gaussian beams: Symmetries, stability and equilibria
利用T矩阵方法和远场匹配方法计算了拉盖尔-高斯（LG）光束作用于球形（Mie）粒子的光学力。对于无涡旋和光学涡旋LG光束，理论结果被用来分析的平衡（零力）位置所代表的捕获点附近的散射光的力诱导的动力学。线性化动力学的制度描述的刚度矩阵谱和阻尼常数的环境介质。对于纯粹的方位角LG梁，动态被发现是局部非保守的，其特征在于存在条件稳定的平衡（不稳定的零力点，可以稳定的环境阻尼）。与米氏共振，在一定条件下表现为改变粒子的捕获性能的点的影响进行了讨论。
2016-05-05 physics.optics
Laguerre-Gauss beam generation in IR and UV by subwavelength surface-relief gratings
光的角动量可以通过与偏振相关的自旋角动量和与波前的螺旋结构相关的轨道角动量的状态来描述。拉盖尔-高斯光束携带轨道角动量，它们的产生可以通过使用称为q板的光学设备来完成。然而，由于液晶的使用，这些组件可能被限制为在特定波长和低功率源中操作。在这里，我们提出的q板的制造和表征没有液晶，使用电子束光刻，原子层沉积和干法刻蚀技术的过程。我们利用形状双折射的现象来产生自旋到轨道的角动量转换。我们证明，这些板可以产生高质量的紫外和红外范围的光束，使他们能够与高功率激光源或激光腔内相互作用。
2017-03-15 physics.optics
Trap split with Laguerre-Gaussian beams
光学捕获技术已广泛用于物理学、生物物理学、微化学和微机械学中，以允许捕获和操纵从颗粒、细胞、生物物质和聚合物到DNA和RNA分子的材料。在这封信中，我们提出了一种方便而有效的方法，在四个飞秒拉盖尔-高斯激光脉冲驱动的常规四能级双Λ原子系统中产生一种新的囚禁现象，称为陷阱分裂。我们发现，当原子被这样的激光脉冲捕获时，陷阱分裂总是可以实现的，相比高斯的。这一工作将极大地促进粒子的捕获和操纵以及陷阱分裂的产生。它也可能表明扩展到新的研究领域，如微机械加工和生物物理学的可能性。
2018-09-18 physics.optics
The role of the angular momentum of light in Mie scattering. Excitation of dielectric spheres with Laguerre-Gaussian modes
提出了一种利用拉盖尔-高斯光束增强可见光区散射电磁场波纹结构的方法。这些增强的波纹的位置以及它们的线宽可以使用不同的光束和球体的尺寸来控制。
2012-11-21 physics.optics
Shaping Laguerre-Gaussian laser modes with binary gratings using a Digital Micromirror Device
拉盖尔-高斯（LG）光束在显微镜、激光腔模、光镊等领域有着广泛的应用。我们开发了一种全息方法产生纯LG模式（振幅和相位）与二进制振幅只有数字微镜器件（DMD），作为一种替代常用的相位只有空间光调制器。这种DMD的优点包括非常高的帧速率、低成本和高损坏阈值。结果表明，传输成形光束具有自相似性，其相位波前具有所要求的螺旋形状。我们估计所得光束的纯度在94%以上。
2012-10-10 physics.optics
Self-similar rigid rotation in anisotropic squeezed Laguerre--Gaussian beams
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica（墨西哥国家天体物理学、光学和电子学研究所）；Universidad Politécnica Metropolitana de Hidalgo（伊达尔戈都会理工大学）
本文提出具有古伊相位控制刚性旋转的各向异性压缩拉盖尔-高斯光束，经实验证实其自相似刚性旋转特性，该光束可作为结构化光平台，有望应用于轴向定位等领域。
2026-07-30 physics.optics
Properties of electron lenses produced by ponderomotive potential with Bessel and Laguerre-Gaussian beams
在几何光学中研究了由有质动力势产生的电子圆透镜的性质。利用与聚焦后的一阶贝塞尔或拉盖尔-高斯光束的光强分布成正比的势产生电子圆透镜和三阶球差校正器。推导了薄透镜近似下的焦距和球差系数的计算公式，用以确定透镜特性和光束参数。当光束的模场较小时，电子轨迹计算结果显示出与使用公式得到的结果相似的性质。或者，由于电势的环形分布而引入大的高阶像差。二阶和高阶贝塞尔和拉盖尔-高斯光束不产生聚焦能力，也没有负的三阶球面像差;然而，它们仍然可以用作圆对称高阶像差校正器。结果表明，有质动力势为基础的电子透镜或相位板形成的折射率介质的形状是相当灵活的比在传统的静电和磁电子光学的情况下实现的。本文提出的公式可以作为设计优选光场的指南，从而促进利用电子-光相互作用的电子光学新技术的进步。
2022-03-07 physics.optics
High efficiency phase flattening based Laguerre-Gauss (LG) spectrometer using variable focus lenses
提出了一种新的高效率无运动部件拉盖尔-高斯（LG）光谱仪，使用两个变焦透镜和一个可变尺寸的针孔，克服了经典的，投影，相位平坦技术测量光束的拉盖尔-高斯（LG）光谱的局限性。模拟结果表明，耦合损耗几乎为零，只有环损耗，这是模式相关的，但束腰无关。因此，所有模式的检测效率同时是最大可能的，而与选择用于分解的LG模式的束腰无关。损耗也可以很容易地预先校准，以消除不同模式之间的效率偏差。
2016-09-22 physics.optics
Direct phase mapping of broadband Laguerre-Gaussian metasurfaces
我们报告的超颖表面相位板的制造由金纳米天线阵列，产生拉盖尔-高斯模式从圆偏振高斯输入光束。对应的螺旋相位分布与径向不连续性编码的超表面的纳米天线的取向。一个共同的路径干涉仪被用来确定所产生的光束的轨道角动量。此外，我们采用数字全息记录详细的相位轮廓的拉盖尔-高斯模式。不同的激光源的实验证明了超颖表面的宽带操作。
2018-07-17 physics.optics
Influence of the radial number of Laguerre-Gaussian vortex beams on their propagation in a turbulent medium
本文研究了径向数对Laguerre-Gaussian涡旋光束在湍流介质中传播稳定性的影响，发现增加径向数可减小横截面光束剖面的畸变。
2025-11-22 physics.optics quant-ph
Energy scaling in a compact bulk multi-pass cell enabled by Laguerre-Gaussian single-vortex beams
本文利用拉盖尔-高斯单涡旋光束在紧凑型多通池中实现脉冲能量缩放，将180飞秒脉冲压缩至44飞秒，峰值功率从2.5吉瓦提升至9.1吉瓦，并验证了拓扑电荷守恒。
2024-12-17 physics.optics
Rotating fluorescent nanodiamond assemblies with focused Laguerre-Gaussian beams
School of Physics, The University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）；School of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering and IT, University of Technology Sydney（悉尼科技大学工程与信息学院生物医学工程系）；School of Clinical Medicine, The University of New South Wales（新南威尔士大学临床医学院）；School of Natural and Computing Science, University of Aberdeen（阿伯丁大学自然与计算科学学院）；Department of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理系）
本研究利用拉格朗日-高斯光束实现荧光纳米钻石簇的受控旋转，并通过二维运动探索磁场重建的额外信息。
2026-02-03 physics.optics
Digital sorting perturbed laguerre-gaussian beams by radial numbers via high order intensity moments
因此，我们的研究结果在于开发和实施的基本原则的数字排序的拉盖尔-高斯模式的径向数的非退化和退化状态的涡旋光束受到扰动的形式的硬边孔径的可变半径。LG光束的正交基的数字分选涉及高阶强度矩的使用，以及随后在球面透镜的焦平面处的调制光束图像的扫描。结果，我们得到了一个线性方程组的平方模振幅和交叉振幅的扰动光束。方程的解允许人们确定每个LG模式的振幅，并将实模阵列和组合光束作为一个整体来恢复。首先，我们开发了一种数字分选算法，然后在此基础上对两种类型的涡旋光束进行了实验研究：单个LG光束和具有相同拓扑荷（方位角数）和不同径向数的单个LG光束的合成。光束通过一个具有不同半径R的圆形硬边光阑扰动。由于微扰，出现了一组具有不同径向数k的二次LG模式，其特征在于振幅谱。所得到的光谱使得有可能恢复LG模式的真实阵列和扰动光束本身的相关度不低于。作为对扰动引起的不确定性的度量，我们测量了信息熵（香农熵）。
2019-12-08 physics.optics
Generation of high-purity higher-order Laguerre-Gauss beams at high laser power
我们研究了在100 W量级的高激光功率下产生高纯高阶拉盖尔-高斯（LG）光束，这与第二代引力波干涉仪如Advanced LIGO将使用的相同。我们报告的螺旋型LG 33模式的纯度为97%，在83 W的功率，有史以来最高的功率在文献中报道的高阶LG模式的生成。
2013-03-14 gr-qc physics.optics
Generation of High-order Laguerre-Gaussian modes in Coated and Uncoated Graded-Index and Step-Index Multimode Fibers
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università di Brescia（布雷西亚大学信息工程系）；Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学信息与电子通信工程系）；Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi Niccolò Cusano（尼古拉·库萨诺大学工程系）
本研究提出了一种高效方法，在多模光纤中通过耦合高斯光束生成高阶拉盖尔-高斯模，验证了其鲁棒性和可扩展性。
2026-02-27 physics.optics
The role of beam waist in Laguerre-Gauss expansion of vortex beam
拉盖尔-高斯（LG）模式表示傍轴波动方程的解的正交基组。LG的特征在于两个整数参数$n$和$\ell$，它们与光束的径向和方位角轮廓有关。模式的物理尺寸由束腰参数$w_0$确定：只有具有相同$w_0$的LG模式满足正交关系。在这里，我们推导出具有不同束腰的两个LG模式之间的标量积，并展示了如何利用这一结果来推导出LG模式的通用光束的不同扩展。特别是，我们将我们的结果应用到最近推出的圆形梁，推导出一个以前未知的扩展。最后，我们展示了如何腰参数必须选择，以优化这种扩展。
2016-11-21 physics.optics quant-ph
Propagation of Laguerre-Gaussian and Bessel-Gaussian scalar beams in an effective anisotropic background
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa（墨西哥自治大学伊斯塔帕拉帕分校）
该研究探讨有效各向异性背景下结构化标量光束的传播，采用格林函数方法，以拉盖尔-高斯、贝塞尔-高斯光束为对象，揭示各向异性对径向强度分布等的调控作用。
2026-08-20 physics.optics
On the overall polarisation properties of full Poincaré beams
分析了全庞加莱光束的偏振特性。我们考虑不同的配置，如Laguerre-Poincaré，Bessel-Poincaré和Lambert-Poincaré梁。前者是由两束正交偏振的拉盖尔-高斯光束共线叠加产生的原始庞加莱光束。对于这种配置，我们描述了斯托克斯统计和整体不变参数。类似地，贝塞尔-庞加莱光束由具有正交偏振的贝塞尔光束的共线叠加产生。我们描述了他们的传播下的属性，并表明，他们表现为一个自由空间的偏振吸引子转换椭圆偏振的线性偏振。我们还提出了一种新的类型的完整的庞加莱图案，这是由一个朗伯投影的庞加莱球的横截面上产生的，因此我们称之为朗伯庞加莱。这种配置，相反的拉盖尔-庞加莱，提供了一个有限的区域，包含所有的偏振态均匀分布在庞加莱球。
2019-06-12 physics.optics
Beam Profiler Network (BPNet) -- A Deep Learning Approach to Mode Demultiplexing of Laguerre-Gaussian Optical Beams
光的横向场分布被认为是经典和量子通信的资源，对于经典和量子通信，需要可靠的方法来分选或解复用空间光模式。在这里，我们通过实验证明了拉盖尔-高斯光束根据其轨道角动量和径向拓扑数使用两个级联深度神经网络的流进行最先进的模式解复用。第一个网络用作从实验生成的数据到理想的数字生成的数据的传递函数，同时使用独特的“直方图加权损失”函数，解决了图像的重要信息有限的问题。第二个网络充当空间模式分类器。我们的方法只使用模式或其叠加的强度分布，使相位信息冗余。
2019-04-14 eess.IV physics.optics
Generation and characterization of customized perfect Laguerre-Gaussian beams with arbitrary profiles
该研究通过对角谱施加代数函数产生强度极大值沿任意曲线分布的定制PLG光束，实验表明其传输稳定、能量损失更低且传输距离更长。
2024-07-03 physics.optics quant-ph
The photon vortex beam in rotating medium
本文研究了旋转介质中的光子涡旋光束，其中旋转速度作为有效矢势。利用Riemann-Silberstein矢量，我们构造了光子波函数。利用麦克斯韦方程组和一阶Minkowski本构关系，得到了光子在运动介质中的动力学方程。对于定态，动力学方程可以写成Dirac-like方程。通过给定介质的不同速度分布，得到了光子涡旋光束的近似解，并得到了旋转介质中衍射和无衍射拉盖尔-高斯光束的近似解。对于衍射拉盖尔-高斯光束，我们得到了由旋转引起的新的项，它可以改变Gouy相位，从而推断出光子干涉图样的旋转行为。在此基础上，我们得到了无衍射拉盖尔-高斯光束解中横光子能量的朗道能级结构。
2020-04-14 physics.optics
Rows of optical vortices from elliptically perturbing a high-order beam
在高阶光束的光轴上存在一个具有高拓扑强度的光学涡旋（相位奇点）。椭圆扰动下的分裂成一个直排的单位强度的涡涡描述。研究了螺旋状Ince-Gauss光束和拉盖尔-高斯光束的微扰，即广义厄米-拉盖尔-高斯光束。这些光束的近似推导出小扰动，其中的轴的邻域可以近似由多项式在复平面：切比雪夫多项式的因斯-高斯光束，和厄米多项式的双折射光束。
2006-02-09 physics.optics
Laguerre-Gaussian modes become elegant after an azimuthal phase modulation
本文研究了纯相位涡旋调制对 Laguerre-Gaussian 光束的影响，发现调制后的光束实际上具有 elegant Laguerre-Gaussian 模式的角谱，从而可映射回 LG 型模式，并赋予光束新的 OAM 和径向量子数。
2024-11-12 physics.optics
Energy, linear momentum, and spin and orbital angular momenta of circularly polarized Laguerre-Gaussian wave-packets
我们推导出在自由空间中传播的圆偏振拉盖尔-高斯波包的能量、线动量和角动量的表达式。考虑到电磁场的矢量性质，并检查傍轴近似，这是典型的拉盖尔-高斯光束的理论治疗中调用的各种后果。
2020-08-24 physics.optics
Beamfit: Algorithmic Wavefront Reconstruction of Laser Beams Using Multiple Intensity Images and Laguerre- or Hermite-Gaussian Basis
针对激光系统的波前误差问题，提出Beamfit算法，基于多幅CCD图像和高斯模式基重构波前，通过优化计算复杂度和预计算参数大幅提升效率，计划开源发布。
2024-01-29 physics.comp-ph physics.optics
Self-focusing of multiple interacting Laguerre-Gauss beams in Kerr media
利用变分法，我们得到了单个和任意数目相互作用拉盖尔-高斯光束在克尔非线性光学介质中传输时的自聚焦临界功率。众所周知，自由传播的高阶模的临界功率总是大于基本高斯模的临界功率。在这里，我们推广的结果为任意非相干叠加的拉盖尔-高斯光束，增加它们之间的相互作用。这导致了自聚焦现象的巨大而丰富的频谱，这在单光束的情况下是不存在的。具体来说，我们发现，不同模式之间的相互作用可能会增加或减少所需的临界功率相对于个人的权力之和。特别地，在低轨道角动量光束存在的情况下，高轨道角动量模式可以比单独传播时更少的功率聚焦。通过选择适当的模式组合，可以使所需临界功率的降低任意大。此外，在存在相互作用的情况下，在叠加中的所有模式的静止光斑尺寸的平衡配置甚至可能不存在，与其中总是存在用于自聚焦的临界功率的单光束情况的根本不同。
2019-07-17 physics.optics physics.plasm-ph
Orbital Angular Momentum Coherent State Beams
本研究构建了由拉盖尔-高斯光束线性叠加而成的傍轴光束（广义SU(2)李群相干态的光学类似物），通过复参数实现两类光束过渡，具传播不变性且经实验验证，为光学应用提供新光束类型。
2024-11-07 physics.optics
Revealing the propagation dynamic of Laguerre-Gaussian beam with two Bohm-like theories
本文利用 x-Bohm 和 p-Bohm 理论构建了单模与叠加模 LG 光束的位置和动量轨迹，量化了其亚光速传播特性，并直观揭示了叠加模光束花瓣状强度分布的形成机制，加深了对类玻姆理论的理解。
2024-09-24 physics.optics quant-ph
Laguerre-Gaussian mode sorter
光的空间特性代表了无限的状态空间，这使得它对于需要高维的应用（例如量子力学和经典电信）以及固有的空间应用（例如成像和传感）具有吸引力。然而，在空间域中不存在可与分别用于波长域和偏振域的光栅或方解石相比的解复用装置。具体地说，一种简单的装置，能够将有限光束分裂成大量离散的空间分离的光斑，每个光斑包含单个正交空间分量。我们展示了一个设备，能够分解成一个相同的高斯斑点，每个包含一个单一的拉盖尔-高斯分量的笛卡尔网格的光束。这是第一个能够同时分解方位角和径向分量的设备，并且基于单个空间光调制器和反射镜。我们展示了超过210个空间分量，这意味着它也是任何类型中维度最高的模式复用器。
2018-08-31 physics.optics
QED vacuum nonlinearity in Laguerre-Gauss beams
在欧拉-海森堡有效理论的框架下，详细研究了任意模分解的脉冲拉盖尔-高斯光束中的受激光子发射。我们详细阐述了光子发射幅度的解析结构，并通过分析每个签名的相位标度来识别其主导和次主导部分。我们确定了三个不同的非线性签名：轨道角动量（OAM）翻转（$\ell:1 \rightarrow -1$），高次谐波产生（$\ell:1 \rightarrow 2$）和谐波减少（$\ell:1 \rightarrow 0$）。我们估计信号光子产额为每个签名下的各种脉冲碰撞的情况下，我们详细解释。我们还概述了一个前瞻性的实验设置，可以探测这些签名。
2022-08-09 hep-ph hep-th physics.optics
Physical meaning of the radial index of Laguerre-Gauss beams
拉盖尔-高斯模是一类基本的光场，也是研究得很好的光场。这些稳定的、形状不变的光子--表现出圆柱对称性--在激光光学、微机械操纵、量子光学、通信以及经典光学和量子物理的基础研究中都很常见。它们的特征主要是两个模式数：方位角指数表示光束的轨道角动量-它本身已经产生了一个蓬勃发展和充满活力的子场-和径向指数，直到最近，在很大程度上被忽略了。在这篇手稿中，我们开发了一个微分算子形式主义处理径向模式的位置和动量表示，更重要的是，第一次给出了这个量子数的意义方面的一个定义明确的物理参数：“内在的双曲动量荷”。
2015-09-23 physics.optics quant-ph
Narrowing of resonances in electromagnetically induced transparency and absorption using a Laguerre-Gaussian control beam
我们研究了电磁诱导透明和吸收（EITA）的现象，使用控制激光与拉盖尔-高斯（LG）的轮廓，而不是通常的高斯轮廓，并观察到共振的宽度低于自然线宽的20倍。将探测光束对准环形LG控制光束中的中心孔，同时允许高信噪比所需的强控制强度和获得窄共振所需的探测区域中的低强度。二阶LG光束的实验表明，渡越时间和轨道角动量不起显着的作用。这种解释是证明了一个径向变化的控制拉比频率的密度矩阵分析。我们观察到这些共振使用在室温蒸汽细胞中的Rb的$D_2$线的简并两能级跃迁。我们表明，线宽减少了约4倍相比，使用高斯控制光束，这应该证明有利于在所有应用程序的EITA和其他种类的泵浦探测光谱。
2012-09-01 physics.atom-ph physics.optics
Biaxial Gaussian Beams, Hermite-Gaussian Beams, and Laguerre-Gaussian Vortex Beams in Isotropy-Broken Materials
本文基于射线-波倾斜与Fresnel波面曲率，发展了各向同性破缺介质中电磁场的近轴近似，提出并求解了新型双轴高斯光束及其高阶模式（厄米-高斯与拉盖尔-高斯涡旋光束），为研究此类介质中的光学角动量开辟了途径。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Examining resonant inelastic spontaneous scattering of classical Laguerre-Gauss beams from molecules
本文在半经典框架下，从理论上研究了拉盖尔-高斯（LG）光束与复杂多原子分子全对称振动的自发共振非弹性散射。我们开发了一个相互作用的哈密顿量，占激发光束内的分子的位置，推导出有效的微分散射截面的经典LG光束从分子使用频域三阶非线性光学响应函数。为了获得物理洞察这个散射过程中，我们利用模型振动分子来研究这个散射过程的变化。对于特定的分子参数，包括振动频率和所涉及的电子状态的相对位移，这项调查表明，入射LG光束不对称地增强两个参与激发跃迁之一，导致调制的干扰存在于散射过程中。这种调制允许从复杂的多原子分子相干控制共振非弹性散射的途径。我们讨论了可能的应用，这种控制的共振x射线非弹性散射（RIXS）的小多原子分子的应用范围从单分子电子学到太阳能科学的中心。
2013-11-14 physics.atom-ph physics.optics
Young's double slit interference pattern from a twisted beam
报道了拉盖尔高斯光束在双缝实验中的干涉图样。而典型的激光束相位波前是平面的，拉盖尔高斯光束呈现出沿着传播方向扭曲的波前。这导致了扭曲的干涉图样。拓扑荷也被称为扭曲光束的阶数，然后可以容易和简单地确定。更确切地说，干涉图案的失真移位的肉眼分辨率直接告知所产生的扭曲的数量以及扭曲的符号。这些结果与理论计算非常一致，理论计算提供了扭曲光束的双缝干涉的一般描述。
2014-05-12 physics.optics
Azimuthal modulation of electromagnetically-induced transparency by using asymmetrical Laguerre-Gaussian beams
近年来，由于结构光场在大容量光存储和量子技术中的重要性，结构光场的产生和检测受到了广泛的关注。在这封信中，我们探讨了在一个四能级双V型量子系统的光学透明度的方位角调制附近的等离子体纳米结构。利用拉盖尔-高斯光束和系统与自由空间真空模的相互作用产生了非涡旋探测场的相位相关吸收。首先，我们演示了如何通过测量探测吸收来识别与常规LG光束相关联的方位角指数，使得这样的光束的相位信息在具有角分布的波瓣的空间相关的吸收轮廓上被编码。此外，由于吸收光谱的周期性变化，可以形成空间变化的光学透明度。然后，使用非对称拉盖尔-高斯光束将选择性空间透明机制扩展到非对称空间结构窗口，从而允许在任意位置处对空间模式进行光学操纵。此外，我们调查的非对称性参数的空间不均匀性的功能的影响，并显示如何使我们能够打印的轨道角动量的相位信息在一个所需的位置的光束。
2020-02-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal Laguerre-Gaussian Modes for High-Intensity Optical Vortices
随着在高功率激光系统中使用轨道角动量（OAM）模式的兴趣越来越大，需要对焦点处的高强度模式进行精确的数学描述以用于逼真的建模。在这项工作中，我们推导出各种高强度轨道角动量焦斑强度分布所产生的高斯，超高斯，和理想平顶光束常见的高功率激光系统。这些强度分布，然后近似使用拟合的拉盖尔-高斯基函数作为一种实用的方式来描述高功率OAM光束的理论和数值模型。
2020-02-07 physics.optics physics.plasm-ph
Quantum Printing: Laguerre-Gaussian Beam Induced Topological Magnetic Textures
Nordita, Stockholm University（诺迪塔，斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Department of Physics, IMS, University of Connecticut（康涅狄格大学物理系，物质科学研究所）
本文提出利用拉盖尔-高斯脉冲的光学磁场空间结构直接打印非共线磁纹理，无需材料各向异性或电流驱动，通过微磁模拟展示了拓扑电荷密度的产生和光学拓扑性质与偏振的控制。
2026-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
