Pancharatnam phase in non-separable states of light
我们利用激光产生不可分离的偏振态和轨道角动量（OAM）。所产生的状态经历了一个循环的极化演化，它引入了Pancharatnam几何相位的极化状态，并反过来在不可分的状态的相对相位。实验研究了以线性态和圆形态为测量基的各种循环极化演化引入的不同Pancharatnam相位对Bell-CHSH不等式的破坏。在线性基中测量时，Bell-CHSH参量随Pancharatnam相位振荡。人们可以通过在一个投影状态中引入相对相位来克服这种依赖性。然而，在圆形基地的测量，Pancharatnam阶段不影响Bell-CHSH破坏。
2016-05-18 physics.optics quant-ph
Human psychophysical discrimination of spatially dependant Pancharatnam-Berry phases in optical spin-orbit states
我们测试了人类观察者的能力，以区分不同的配置文件的空间相关的几何相位时，直接观看固定的结构光束。与会者观看了偏振耦合轨道角动量（OAM）状态，或"自旋轨道“状态，其中OAM是通过Pancharatnam-Berry阶段诱导的。在这些光束中，偏振和OAM之间的耦合表现为空间相关的偏振。均匀极化的区域被认为是专门定向的海丁格刷，研究参与者根据这些刷的空间方向的旋转对称性区分两个自旋轨道状态。参与者使用自发的眼球运动来防止对视觉刺激的适应。经过初步训练，参与者能够正确区分两种自旋轨道状态，由OAM $=\pm1$区分，平均成功概率为$69\%$（$S.D. = 22\%$，$p = 0.013$）。这些结果支持了我们之前的观察，即人类观察者可以直接感知自旋轨道状态，并将这一发现扩展到非旋转光束，通过Pancharatnam-Berry相位诱导的OAM模式，以及OAM区分的状态。
2020-10-19 physics.optics
Flat polarization-controlled cylindrical lens based on the Pancharatnam-Berry geometric phase
普通折射透镜的工作原理可以用它们引入的空变光学相位延迟来解释，这些相位延迟重塑光学波前曲率，从而影响随后的光传播。这些相位又是由于光在相对于透镜中心的不同横向位置处看到的变化的光程长度。然而，当通过完全不同的机制引入光学相位时，可以获得类似的透镜行为。在这里，我们考虑的“几何相位”所产生的偏振变换发生在各向异性光学介质，命名后Pancharatnam和Berry。介质各向异性轴在横向平面中是空间变化的，并且由此产生的变化的几何相位引起波前整形和透镜效应，然而这也取决于输入偏振。我们描述了圆柱形几何相位透镜的实现和表征，该透镜对于给定的输入圆偏振态是会聚的，并且对于正交的圆偏振态是发散的，这提供了基于几何相位的光学元件的最简单的可能的例子之一。所展示的透镜是平的，只有几微米厚（不包括支撑衬底）;此外，它的工作波长可以调谐，透镜可以通过外部控制电场的作用打开和关闭。通过类似的方法可以获得引起不同波前畸变的其他种类的透镜或更一般的相位元件。除了它们的光电技术潜力，这些设备提供了很好的机会，介绍大学水平的学生现代物理学的一个先进的主题，如贝里阶段，与有趣的光学演示的帮助。
2017-03-03 physics.optics
Total angular momentum sorting in the telecom infrared with silicon Pancharatnam-Berry transformation optics
轨道角动量（OAM）和偏振的并行排序最近在从电信到高维量子密码学的广泛领域中获得了极大的重要性和兴趣。由于其固有的偏振敏感的光学响应，作用于几何相位的光学元件被证明对于借助于单个光学平台处理具有正交偏振状态的结构化光束是有用的。在这项工作中，我们提出了设计，制造和测试的Pancharatnam-Berry光学元件在硅实现对数极化光学变换在1310 nm的OAM分选机的实现角动量和线性动量状态之间的保角映射的基础上。超颖表面以连续变化的亚波长光栅的形式实现，从而在相位图案的定义中提供高分辨率。一个混合装置被制造组装的超表面的几何相位控制与多级衍射光学的偏振无关的操纵的动态相位。光学表征证实了同时分选轨道角动量和圆偏振的能力。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Arbitrary optical wavefront shaping via spin-to-orbit coupling
将自旋角动量转换为轨道角动量是产生具有空间变化偏振场的轨道角动量光束的一种实用有效的方法。在这里，我们提出了新的液晶设备，通过潘查拉特南-贝里相位的概念来定制光束的波前。我们证明了这些设备的多功能性，通过产生广泛的光束，如光束携带$\pm200$单位的轨道角动量以及贝塞尔，艾里和因斯高斯光束。我们表征了产生的光束的相位和偏振特性，证实了我们的设备的性能。
2016-08-23 physics.optics
Coherent control of optical spin-to-orbital angular momentum conversion in metasurface
我们提出并实验证明，由Pancharatnam-Berry相位光学元件组成的超颖表面可以完全控制光学自旋-轨道角动量转换。我们的方法依赖于超颖表面上的透射和反射之间的临界干涉，以通过对两个入射光束的相干控制来创建具有高输出的主动可调谐和可控转换。所介绍的控制方法是通用的，并可能是一个重要的一步，对实际应用的功能光学器件的发展。
2016-07-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-chip optical wavefront shaping by transverse spin induced Pancharatanam-Berry phase
本文提出一种基于导波光固有横向自旋的新型Pancharatnam-Berry几何相位，通过旋转金属纳米棒实现表面等离激元波前调控，用于片上光操纵和超紧凑光学器件设计。
2024-02-06 physics.optics
Optical spin-to-orbital angular momentum conversion in inhomogeneous anisotropic media
实验证明了圆偏振光所携带的自旋角动量被转换成轨道角动量的光学过程，从而产生了波前螺旋度受输入偏振控制的螺旋模。这种现象需要光与光学不均匀和各向异性的物质相互作用。基本的物理学也与所谓的Pancharatnam-Berry几何相位有关，这些相位涉及光学偏振的任何非均匀变换。
2007-12-01 cond-mat.soft physics.optics quant-ph
Electromagnetic confinement via spin-orbit interaction in anisotropic dielectrics
我们研究电磁波在单轴晶体中的传播，其中光轴的方向横向变化，后者与传播方向处处正交。在这样的几何结构中，场不经历折射率梯度，但它获得了横向调制的潘查拉特南-贝里相位，即源自自旋-轨道相互作用的几何相位。我们表明，几何相位与传播的周期性演变产生一个不变的有效潜力。在某些配置中，该几何相位可以提供横向限制和波导。对完整的麦克斯韦方程组的数值模拟的理论研究结果进行了测试和验证。我们的研究结果介绍和说明的作用，几何相位电磁传播的距离远远超过衍射长度，铺平了道路，一个全新的家庭导波和波导不依赖于折射率剪裁。
2017-03-06 physics.optics
Transverse shift of a beam with orbital angular momentum under reflection from a dielectric film
本文给出了高斯-贝塞尔光束在不同入射角下从介质膜上反射的数值分析结果。观察到了轨道动量符号变化下光束的横向位移。位移的值与入射光束的偏振态无关。
2013-10-24 physics.optics
Transverse spin and orbital angular momenta in rotating-wave structured light
本研究证明单色光场中带涡旋的旋转波结构光携带有内禀横向轨道角动量，揭示其横向自旋与轨道角动量密度的非平凡特性，验证了二者局域相互转换、总角动量密度守恒及自旋-动量锁定效应。
2024-06-19 physics.optics
Transverse rotation of the momentary field distribution and the orbital angular momentum of a light beam
通常在实验中观察到的横向光束图案是对分布在光束截面上的电磁场的光频振荡进行平均的结果。导出了一个分析判据，即这些振荡与一种绕束轴的旋转相耦合。这个标准似乎是在直接关系的光束轨道角动量的通常定义。
2008-12-04 physics.optics
Spatiotemporal differentiators generating optical vortices with transverse orbital angular momentum and detecting sharp change of pulse envelope
作为一种新的光学操纵自由度，利用脉冲整形器实现了携带横向轨道角动量的时空光学涡旋。本文提出了一种时空微分器来产生具有横向轨道角动量的STOVs。为了在时空域产生相位奇异性，通过打破空间镜像对称性设计了时空微分器。与脉冲整形器相比，这里提出的器件是一个简单的一维周期性纳米结构，因此它更紧凑。对于垂直入射脉冲，微分器产生具有横向轨道角动量的透射STOV脉冲。此外，所产生的STOVs的干涉可以用于检测脉冲包络在空间和时间维度上的急剧变化。
2022-02-06 physics.optics
Conservation of transverse orbital angular momentum for spatiotemporal optical vortices
本文通过去除窄带和近轴假设，证明了时空光学涡旋的横向轨道角动量在传播过程中保持守恒。
2025-12-10 physics.optics
Generation of light beams with custom orbital angular momentum and tunable transverse intensity symmetries
我们介绍了一种新颖而简单的调制技术，以定制的轨道角动量（OAM）量的光束。该技术是基于种子光束的角谱的调制，这允许我们以独立的方式指定OAM的值和所得到的光束横向强度的形状。我们实验证明我们的方法通过任意形状的贝塞尔和拉盖尔-高斯光束的径向和角强度分布，而他们的OAM值保持不变。我们的实验结果与数值和理论预测一致。
2019-06-21 physics.optics
"Spin" and "Orbital" Flows in a Circularly Polarized Paraxial Beam: Orbital Rotation without Orbital Angular Momentum
在具有圆偏振或椭圆偏振的光束中，横向能量流由“自旋”和“轨道”部分组成。它们都能诱导悬浮在光束场中的微粒做轨道运动，这在自旋-轨道角动量转换实验中应予以考虑。本文分析了圆形拉盖尔-高斯光束中自旋、轨道和总横向能流的特性，计算并分析了光束截面上的流图。自旋循环流的方向可以与轨道流和/或极化旋向性相反。结果，具有均匀圆偏振的光束的总横向能量循环可以在光束截面的不同区域中具有不同的旋向性，这些区域由零横向能量流的轮廓分开。对于粒子在束流截面内的位置，它可以进行可变参数的轨道、自旋或自旋-轨道组合运动。可能的应用，以光学驱动的微粒进行了讨论。
2009-08-18 physics.optics
Diffraction properties of lights with transverse orbital angular momentum
时空光学涡旋（STOV）是时空域中一种具有相位奇异性的光学涡旋，其中的光子可以携带横向轨道角动量（OAM）。STOV显示了许多值得探索的奇妙特性。本文从理论和实验两方面研究了STOV的衍射特性，这是一种基本的波动现象。横向OAM对STOVs的衍射行为有明显的影响。STOV脉冲经光栅衍射后的衍射图样呈现多瓣结构，每个间隙对应1个拓扑电荷。研究结果对理解STOV的物理特性具有重要的应用价值，如实现对不同拓扑荷的STOV的快速检测，为基于STOV的光通信奠定基础。
2022-01-29 physics.optics
Transverse orbital angular momentum: setting the record straight
本文纠正了关于时空光学涡旋脉冲横向轨道角动量的错误理论，强调共同瞬时与能量中心参考点的重要性，并指出唯一正确的经典场论框架。
2025-09-24 physics.optics
Generation of robust spatiotemporal optical vortices with transverse orbital angular momentum beyond $10^2$
理论与实验证明高阶时空贝塞尔光学涡旋（STBOVs）能稳定携带超过 $10^2$ 的横向轨道角动量，通过4f脉冲整形器逆向设计螺旋相位可控生成任意阶STBOV，且其稳定性随阶数增加而提升，为光子独特OAM的研究与应用奠定基础。
2021-08-30 physics.optics
Transverse orbital angular momentum imparted upon focusing spatio-temporally coupled ultrashort pulses
本文研究聚焦系统赋予时空耦合超短脉冲横向轨道角动量的机制，给出随焦距和协方差变化的解析表达式，并提供了适用于任意传播距离的闭合形式解，涵盖椭圆ST涡旋与旋转脉冲等场型。
2024-02-27 physics.optics
Geometric phase for twisted light
即使在没有双折射的情况下，在螺旋光纤中传播的光的偏振矢量也围绕其传播轴旋转。这种旋转通常被解释为自旋为1的光子的Pancharatnam-Berry相位。在这里，我们使用纯粹的几何方法来理解这种旋转。我们发现，类似的几何旋转也存在扭曲光携带轨道角动量（OAM）。相应的几何相位可以应用于基于光子OAM态的量子计算和量子传感。
2023-02-14 physics.optics quant-ph
Photonic Cyclone: spatiotemporal optical vortex with controllable transverse orbital angular momentum
今天，众所周知，光具有沿着传播方向的线性动量。此外，科学家们还发现，光可以具有角动量（AM），与圆偏振相关的自旋角动量（SAM）和由于方位角相关相位的轨道角动量（OAM）。尽管这样的角动量一般是纵向的，但与传播方向成横向的SAM已经开辟了各种关键应用[1]。相比之下，横向OAM的调查是相当罕见的，由于其复杂的性质。在这里，我们展示了一个简单的方法来产生一个三维（3D）的光学波包与可控的纯横向OAM。这样的波包是时空（ST）涡旋，其类似于前进的旋风，具有在空间和时间维度中流动的光能。与横向SAM相反，由光子旋流器携带的横向OAM的大小可以通过简单的调整缩放到更大的值。由于ST涡流在独特的横向维度上携带可控的OAM，因此它具有很强的潜力，可以用于其他可能不可能的新应用。该方案可适用于其它谱域和不同波场，为ST涡旋在更广范围内的研究和应用提供了巨大的机会。
2019-08-31 physics.optics
Transverse orbital angular momentum of amplitude-perturbed fields
本文实验测量了振幅扰动引起的光脉冲横向轨道角动量变化，验证了理论预测，并指出零总tOAM的高斯脉冲也可被诱导出净tOAM。
2025-02-25 physics.optics
Spin- and orbital-Hall effect in cyclic group symmetric metasurface
光具有自旋和轨道角动量（AM）。而自旋AM由圆偏振的螺旋度决定，轨道AM由涡旋光束的拓扑荷决定。AM与光束轨道的相互作用产生光学自旋霍尔效应或轨道霍尔效应，表现为光束的自旋相关或拓扑电荷相关的横向位移。AM的守恒使得能够实现自旋到轨道AM转换，其中圆偏振高斯光束被转换为具有拓扑电荷$\pm 2$的相反螺旋度圆偏振涡旋光束，这是通过自旋翻转控制空间光束轮廓的示例。然而，所得到的涡旋光束具有光束重心不变，与入射高斯光束相同，意味着零横向位移。在这里，我们介绍了一个循环群对称的超颖表面演示涡旋光束的产生表现出自旋相关的横向位移，即自旋和轨道霍尔效应，归因于根据循环群的顺序$n$的散射光束的动力学相位的改变，同时保持几何相位常数。通过自旋和轨道霍尔效应产生横向位移的自旋控制空间光束轮廓的能力对于利用轨道AM模分复用的光通信中的空间解复用以及对于涉及涡旋光束的光涡旋镊子和信号处理具有重要意义。
2016-08-17 physics.optics
Transverse linear and orbital angular momenta of beam waves and propagation in random media
对于标量波的傍轴传输，经典的电磁理论定义的横向线性（TLM）和轨道角动量（OAM）的光束波的相干函数表示。我们在例子中表明，既不是光学涡旋的存在是必要的内在OAM，也没有光学涡旋的存在保证非零的内在OAM。分析了均匀相干和扭曲部分相干光束的OAM。扭曲高斯光束具有固有的OAM，其每单位功率值可以通过改变扭曲参数而连续改变。使用抛物传播方程的相干函数，我们表明，总TLM和OAM是保守的自由空间传播，但不是在非均匀介质中的传播。在随机非均匀介质中，总的TLM和OAM在平均值上是守恒的，但OAM起伏随传输路径的增加而增加，对于旋转对称辐照度的光束，这种增加较慢。
2017-05-13 physics.optics
Transverse and longitudinal angular momenta of light
我们回顾了基本的物理和新颖的类型的光学角动量。我们首先从理论上概述了一般光场的动量和角动量特性，并讨论了实验测量方法。特别是，我们描述了众所周知的纵向（即，与平均动量对齐）自旋和轨道角动量。然后，我们专注于横向（即，正交于平均动量）自旋和轨道角动量，这是最近在理论上积极讨论并在实验中观察到的。首先，最近发现的横向自旋角动量出现在各种结构领域：倏逝波，干涉场，和聚焦光束。我们发现存在几种横自旋角动量，它们在起源和物理性质上有很大的不同。我们描述了横向光学自旋的非凡特征，并概述了最近的实验。特别地，边缘倏逝波中固有的与螺旋度无关的横向自旋在光学界面处提供了鲁棒的自旋方向耦合（光的量子自旋霍尔效应）。其次，我们概述了光的横轨道角动量，它可以是外在的和内在的。这两种类型的横向轨道角动量是由光束的空间移位产生的（例如，在光的自旋霍尔效应中）和它们的洛伦兹增强。我们的评论是基于正则动量和自旋密度的光的角动量的统一理论的基础上，避免了与分离的自旋和轨道角动量的坡印亭图片的并发症。它使我们能够构建全面的分类所有已知的光学角动量的基础上，他们的关键参数和主要的物理性质。
2015-06-30 physics.optics
Transverse orbital angular momentum of spatiotemporal optical vortices
本文研究了时空光学涡旋（STOVs）在自由空间传播时的横向轨道角动量（OAM），发现STOVs携带守恒的内禀横向OAM $γl/2ω_0$，并纠正了先前研究中公式的不准确性。
2023-07-03 physics.optics
Spin-orbit interaction of light induced by transverse spin angular momentum engineering
首次证明了倏逝波中的非寻常横向自旋角动量与涡旋光束中的内禀轨道角动量之间的直接相互作用。通过在基于微环的光学涡旋发射器中挖掘回音壁模式的倏逝波并设计其中携带的横向自旋态，预测了所发射的涡旋光束中的角动量的横向自旋到轨道转换。数值和实验研究的证明的原理演示这种非常规的自旋和轨道角动量之间的相互作用，这可能会提供新的可能性和限制的光学角动量操纵技术的亚波长尺度。这种现象进一步引起增强的自旋方向耦合效应，其中波导或表面模式被入射光涡旋单向激发，方向性由自旋轨道状态共同控制。我们的研究结果丰富了自旋-轨道相互作用现象，通过确定一个以前未知的路径之间的偏振和空间自由度的光，并可以使各种功能，如通信和量子信息处理中的应用，采用自旋和轨道角动量的光。
2017-09-28 physics.optics
Transverse energy flow and the "running" behaviour of the instantaneous field distribution of a light beam
已知傍轴光束的轨道角动量与表示电场光频振荡的瞬时场图案的旋转运动有关[arXiv：0812.0888; J.Opt.A：Pure Appl.Opt11，094004，（2009）]。现在这个结论是广义的：任何可识别的定向运动的瞬时2D模式的场振荡（“运行”行为的即时振荡模式）对应于横向能量流在实验上可观察到的时间平均场。横向轨道流密度可以被视为这种运行行为的自然几何和运动学特征。
2011-08-03 physics.optics
Radius of a Photon Beam with Orbital Angular Momentum
分析了带有轨道角动量的光束中Gouy相移的横向结构，表明表征横向结构的Gouy半径$r_G$随节数$p$和光子角动量数$\ell$的增加而增加，即$\sqrt{2p+|\ell|+1}$.的古伊半径示出是密切相关的根均方半径的光束，并确定远离焦平面的半径的发散。最后，我们分析了坡印廷矢量在Gouy半径的背景下的旋转。
2012-06-29 physics.optics
Spin and orbital Hall effects for diffracting optical beams in gradient-index media
研究了带有内禀自旋和轨道角动量的傍轴光束在梯度折射率介质中的演化。本文导出了曲线坐标系中光束随中心光线衍射的抛物型方程。梁的重心经历横向AM相关的偏转-自旋和轨道霍尔效应。自旋霍尔效应产生的光束作为一个整体的横向平移，在最近的几何光学的预测精确的协议。同时，轨道霍尔效应受到非均匀介质中衍射的显著影响，并伴随着内禀轨道AM的变化和光束的变形。
2009-01-07 physics.optics
Manipulation of Orbital Angular Momentum Spectrum Using Shape-Tailored Metasurfaces
携带轨道角动量的涡旋光束在电磁、光学和量子系统中有着广泛的应用。一个定制的OAM频谱组成的几个特定的模式，如预期持有的承诺，扩大系统的自由度。然而，这样的宽带高纯度定制光谱是难以实现的现有设备，其中宽带振幅操纵尚未被探索。在这项工作中，受调制理论的启发，提出了一种优雅和通用的方法来操纵OAM频谱在宽带宽，通过使用形状定制的元表面。首先，证明了三角形晶格上的旋转亚原子具有比正方形晶格上更小的耦合畸变，这一行为对于Pancharatnam-Berry基超颖表面产生高纯度涡旋谱至关重要.其次，在超颖表面的空间排列和产生的涡旋光束之间建立了普遍的调制关系。最后，通过形状定制的超表面，从理论和实验上证明了宽带调制OAM光谱和梳状OAM光谱。提出的幅度调制方案为在宽带范围内实现OAM频谱的调控提供了一种新的思路和工程实现途径，将促进基于OAM的应用的发展。
2021-01-26 physics.app-ph physics.optics
Sorting light's radial momentum and orbital angular momentum with a parabola-like lens
Xiamen University（厦门大学）；Jiujiang Research Institute, Xiamen University（厦门大学九江研究院）
本文提出了一种抛物线状透镜，用于将光的轨道角动量和径向动量转换到抛物线的不同位置，从而实现对两种动量的区分和排序，为光学场的全横向动量表征提供了可能的途径。
2024-12-12 physics.optics
Comment on "Mode Structure and Orbital Angular Momentum of Spatiotemporal Optical Vortex (STOV) Pulses"
本文指出一篇STOV脉冲横向OAM研究论文存在数学错误与概念误读，澄清其计算结果仅为内禀贡献，且所用算符非厄米。
2024-03-01 physics.optics
Clarification of the transverse orbital angular momentum of spatiotemporal optical vortices
本研究澄清了时空光学涡旋（STOV）横向轨道角动量的争议，证明两项矛盾研究分别对应不同类型的椭圆STOV且均正确，指出时空对称STOV应参考PIER结果，并纠正了相关文献的归因错误。
2024-04-14 physics.optics
Artificial Perfect Electric Conductor-Perfect Magnetic Conductor Anisotropic Metasurface for Generating Orbital Angular Momentum of Microwave with Nearly Perfect Conversion Efficiency
轨道角动量（OAM）是电磁学和量子力学基础研究中一个很有前途的自由度。OAM具有无限的状态空间，在增强经典和量子通信信道容量方面具有巨大的潜力。通过探索Pancharatnam-Berry相位概念和在具有空间变化取向的超颖表面中设计各向异性散射体，具有零OAM的平面波可以转换为携带非零OAM的涡旋光束。本文提出了两种新型的PEC（perfect electric conductor）-PMC（perfect magnetic conductor）各向异性超颖表面。一个是由方位连续的环路，另一个是由方位不连续的偶极子散射体。两种类型的超颖表面都安装在蘑菇型高阻抗表面上。与先前用于生成OAM的元表面设计相比，所提出的元表面设计实现了近乎完美的转换效率。由于消除了电场的垂直分量，连续超颖表面在近场区域显示出非常平滑的相位图案，这是由离散散射体组成的对流超颖表面所不能实现的。另一方面，具有离散偶极散射体的超颖表面显示出极大的灵活性以产生具有任意拓扑电荷的OAM。我们的工作对高性能OAM生成具有根本性和实际意义。
2016-02-15 physics.class-ph physics.optics
Controlling Photon Transverse Orbital Angular Momentum in High Harmonic Generation
本文首次研究由时空光涡旋脉冲驱动的高次谐波产生，揭示其独特的时空光谱结构，并提出利用双色反向自旋与反向涡旋脉冲调控谐波拓扑荷和光谱的方法。
2023-08-10 physics.atom-ph physics.optics
Transverse angular momentum in topological photonic crystals
在实空间中对结构光场的局域角动量进行工程化处理，可以在许多领域中实现前所未有的应用，特别是在动量空间中具有非平凡Berry涡旋的拓扑光子晶体中实现单向鲁棒输运。在这里，我们显示了横向角动量模式在硅拓扑光子晶体时，考虑横向电极化的强度。在具有横向自旋或轨道角动量的手征外激励下，在两个拓扑结构不同的硅光子晶体之间的几种急转弯界面中观察到了沿相反方向传播的强光流.在这两个光子晶体的边界处发现了一个具有交替符号拓扑荷的横轨道角动量模。此外，我们还发现，当自旋源的环尺寸或位置在一定范围内变化时，单向输运对工作频率具有鲁棒性，这也是宽带光子器件的优越性所在。这些发现使得利用横向角动量，一种自由度，实现单向鲁棒传输在电信领域和其他潜在的应用集成光子电路，如片上鲁棒延迟线。
2017-09-14 physics.optics
Nonreciprocal Transverse Photonic Spin and Magnetization-Induced Electromagnetic Spin-Orbit Coupling
本文研究了磁光波导介质中倏逝波的横向自旋角动量密度非互易位移。给出并分析了它们与电磁自旋动量和轨道动量的函数关系。结果表明，磁光陀螺性可以重新解释为单位能流的非互易电磁自旋密度位移，从而为磁光陀螺性提供了一个有趣的替代物理图象.在平板光波导中，横向自旋密度漂移与厚度有关。这种依赖性是可追溯到少数螺旋分量的横向自旋角动量的混合物。它还表明，横向自旋是磁可调的。本文给出了磁光介质中电磁自旋轨道耦合的一个表达式，并提出了一种非傍轴光学涡旋的自旋轨道耦合源。结果表明，在磁光介质倏逝波中，磁化诱导的电磁自旋轨道耦合是可能的，并导致自旋到轨道的角动量转换。
2016-07-03 physics.optics
Spin-orbit coupling within tightly focused circularly polarized spatiotemporal vortex wavepacket
自旋-轨道耦合和相互作用作为光场的本征特性已被广泛研究。以往的研究涉及到圆偏振携带的自旋角动量（SAM）和与光束截面内的螺旋相位波前相关的轨道角动量（OAM），其中SAM和OAM都与传输方向平行。本文研究了在紧聚焦条件下，时空光学涡旋（STOV）波包携带的纵向SAM和横向OAM之间的一种新型自旋轨道耦合。当圆偏振STOV波包被高数值孔径物镜聚焦时，会形成复杂的时空相位奇异结构。对于横向偏振分量，由于纵向SAM和横向OAM之间的耦合，相位奇点取向可以显著地远离横向方向朝向光轴倾斜。揭示了旋转量与波包时间宽度之间的关系。更有趣的是，时空相位奇异性结构的连续演化，从纵向到横向方向通过波包观察到的纵向偏振分量。这些奇异的自旋-轨道耦合现象在应用于光物质相互作用时，有望产生新的效应和功能。
2021-03-17 physics.optics
Structured transverse orbital angular momentum probed by a levitated optomechanical sensor
本研究通过两束平行反向传播线偏振聚焦光束的干涉场生成携带本征横向轨道角动量（TOAM）的同旋向涡旋阵列，并利用光学悬浮硅纳米棒光力学传感器直接探测TOAM，为基础物理、光操控及量子光力学研究提供新方法。
2023-06-14 physics.optics quant-ph
Spin-Orbit Coupling and the Evolution of Transverse Spin
我们研究了紧聚焦圆偏振光束中横向自旋的演化，其中自旋-轨道耦合导致偏振椭圆在通过焦体积传播时发生局部旋转。这种效应可以解释为圆偏振横向场和携带轨道角动量的纵向场之间的相对古伊相移。相应的旋转的电横向自旋密度的实验观察到利用最近开发的重建方案，它依赖于横向自旋相关的纳米探针的定向散射。
2019-05-29 physics.optics
Poincaré sphere symmetries in four-wave mixing with orbital angular momentum
本文研究铷蒸气中轨道角动量庞加莱球模式驱动的简并四波混频，揭示了输入输出模式角度间的明确规则，并通过实验验证了复杂场结构及近远场横向剖面转变。
2023-08-22 physics.optics
Polygonal Spatiotemporal Optical Vortices Wavepackets with Prescribed Vortex Structure
University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；Westlake University（西湖大学）；Pusan National University（釜山国立大学）；Zhejiang Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization, Department of Electronic and Information Engineering, School of Engineering, Westlake University（西湖大学工程学院电子信息工程系三维微纳加工与表征浙江省重点实验室）；Westlake Institute for Optoelectronics（西湖光电研究院）
本文提出并实验展示了具有预设涡旋结构的多边形时空光涡波包，通过时空全息成形方法实现对光涡几何和分布的精确控制。
2025-12-18 physics.optics
Tuning Optical Orbital Angular Momentum in Optical Superlattice under Electro-optic Effect
介绍了一种利用电光效应产生和调节聚焦高斯光束通过光学超晶格的光学轨道角动量的新方法。在我们的计算中，轨道角动量（OAM）来自于偏振旋度。我们看到，调整外部电场、束腰半径和晶体长度提供了光在横截面上的OAM的显著变化。相信本发明将在光学操纵领域得到应用。
2011-08-26 physics.optics
Second-harmonic generation and the conservation of spatiotemporal orbital angular momentum of light
时空轨道角动量光场是近年来发现的一种结构化局域电磁场。该场具有时空螺旋相位结构和横向本征OAM。在这项工作中，我们提出了产生和表征的二次谐波的ST-OAM脉冲。我们揭示了在二次谐波产生过程中横向OAM的守恒性，其中基本场的时空拓扑电荷随着光频加倍。因此，我们的实验提出了一个一般的ST-OAM非线性标度规则-类似于传统的光OAM。此外，我们观察到，二次谐波ST-OAM脉冲的拓扑结构可以通过复杂的时空像散进行修改，从而产生在空间和时间上分离的多个相位奇点。我们的研究为携带ST-OAM的光的非线性转换和缩放开辟了一条新的途径，并有可能驱动其他次级ST-OAM电磁场源。
2021-05-23 physics.optics
Correlation-induced orbital angular momentum changes
我们证明了傍轴光束在自由空间中传输时，其轨道角动量通量密度会发生变化。这些变化完全是由于源的空间相干状态，其效果类似于光束的强度、光谱和偏振的相关诱导变化。使用的源相干态来控制的宽度，形状和横向位移的OAM通量密度的数值例子证明。
2020-05-04 physics.optics
Fine-tuning of orbital angular momentum in an optical parametric oscillator
研究了带轨道角动量的结构光泵浦的II型光学参量振荡器的动力学特性。不同的动力学制度的理论推导和实验证明，这取决于所施加的非线性介质的各向异性效应。在弱各向异性的制度，微调的轨道角动量转移是通过调整晶体参数。在强的各向异性下，轨道角动量转移是不可能的，并且观察到尖锐的动力学行为，在不同的横模之间具有突然的切换。
2019-06-28 physics.optics
Orbital angular momentum exchange in an optical parametric oscillator
本文研究了在第二类光学参量振荡器中，从泵浦光到下转换光的轨道角动量转移。腔和各向异性效应的研究和演示中发挥核心作用的横模动力学。虽然闲频光束可以在拉盖尔-高斯模式中振荡，但是晶体双折射在信号光束中诱导了阻止这种模式共振的光致变色效应。
2004-03-01 physics.optics
Transverse orbital angular momentum and polarization entangled spatiotemporal structured light
本文实验验证了横向轨道角动量不同时空拓扑荷间的正交性，并据此提出并表征了一类新型t-OAM与偏振纠缠的时空结构光，推动高维经典纠缠策略发展。
2025-02-07 physics.optics quant-ph
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
Propagation Dynamics of Photonic Toroidal Vortices Mediated by Orbital Angular Momenta
本文结合仿真与实验研究横向及纵向轨道角动量介导的光子环形涡旋传播，揭示纵向轨道角动量引发涡旋线湮灭、重构并实现真空稳健传输。
2025-05-10 physics.optics
Torsional selection rule for the spin--orbit conversion of light
Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
研究光自旋 - 轨道转换，指出标准介质通过各向异性指向矢转换，而有几何扭转的介质通过材料连接的扭曲转换，得出不同选择规则，模拟证实并提出鉴别器区分两种机制。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing the rotational spin-Hall effect in higher order Gaussian beams
光的自旋-轨道转换是非傍轴场中的一种动力学光学现象，导致自旋和轨道霍尔效应的各种表现。然而，自旋轨道相互作用（SOI）的影响还没有得到广泛的探讨高阶高斯光束携带没有内禀轨道角动量。实际上，由于其横向强度分布的方位角旋转，SOI对这种结构化光束的影响可以直接可视化-我们称之为旋转霍尔效应的现象。在本文中，我们表明，对于一个输入的圆偏振（右/左）$HG_{10}$模式，SOI导致一个显着的方位角旋转的横向强度分布的正交圆偏振（左/右）分量，和横向分量的纵向场强度相对于输入强度分布。通过将圆偏振的$HG_{10}$光束在光镊结构中聚焦，并在光镊输出端投射出相反的圆偏振分量和纵向场强的横向分量，验证了理论和数值模拟的实验结果.我们还测量了作为紧聚焦光的路径中的折射率对比度的函数的旋转移位，并且通常观察到成比例的增加。在这些情况下，增强的自旋-轨道转换可能会导致有趣的应用在诱导复杂的动力学在光学捕获的双折射粒子使用高阶高斯光束没有固有的轨道角动量。
2021-06-10 physics.optics
