Creation of superconducting vortices by angular momentum of light
研究了具有自旋和轨道角动量的激光辐照下的超导态。结果表明，由于激光束的热效应和光的角动量转移，产生了超导涡旋。可能的实验来验证我们的预测进行了讨论。
2020-09-21 cond-mat.supr-con physics.optics
Off-Axis Spiral Phase Mirrors for Generating High Intensity Optical Vortices
在这项工作中，我们提出了一种新的和实用的方法来产生高功率激光系统中的光学涡旋。离轴螺旋相位镜在放大和压缩后以倾斜的入射角用于光束路径中，从而允许在几乎任何激光系统中产生高功率光学涡旋。一个离轴配置是可能的，通过修改的螺旋相位螺旋的方位角梯度，并证明了一个简单的模型，使用离散的螺旋楼梯。本研究提出了高、低功率激光系统中离轴螺旋相位镜的设计、制作和实现。
2020-01-21 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Topological lasers generating and multiplexing topological light
漩涡是能量漩涡中心的拓扑稳定奇点。光学涡旋通常使用衍射光学器件或通过定制的光学元件形成。报道了室温集成激光器直接产生和复用携带任意大轨道角动量（OAM）的相干光束。OAM光束是使用由拓扑上不同的光子材料之间的圆形边界形成的二维拓扑环创建的，这些光子材料自然地辐射第三维中的涡旋。我们还演示了平面复用的OAM光束使用同心激光器。我们的实验演示揭示了拓扑物质和拓扑光之间的微妙联系，并为显微镜，计量学，高容量通信和量子信息处理提供了机会。
2019-04-26 physics.optics
Spontaneous formation of vector vortex beams in vertical-cavity surface-emitting lasers with feedback
报道了在具有频率选择反馈的垂直腔面发射激光器（VCSEL）中自发产生的非均匀偏振矢量涡旋光束。证明了具有双曲偏振结构的反涡和径向偏振涡。它们与具有均匀和非均匀偏振分布的涡旋接近并部分共存，其特征在于四个成对正交偏振域。这些非平凡的结构在一个简单的，近各向同性的VCSEL系统的自发形成是显着的，矢量涡被认为具有类孤子的属性。
2017-06-16 nlin.PS physics.optics
Optical vortices of slow light using tripod scheme
本文研究了在两束较大强度的控制激光照射下，慢光（探测光束）在共振原子介质中的传播、存储和提取。探测光束和两束控制光束作用于光-物质耦合的三脚架结构中的原子。允许第一控制光束具有轨道角动量（OAM）。第二无涡旋控制激光器的应用确保了探测光束在第一控制激光器的强度变为零的涡旋核心处的绝热（损耗）传播。探测光束的存储和释放是通过关闭和打开控制激光束来实现的，从而导致光涡旋从第一控制光束转移到再生探测场。所存储的探测光束的一部分以原子自旋激发的形式保持冻结在介质中，其数量随着第二控制激光器的强度的增加而增加。我们分析了这种损失的再生探测光束，并提供条件的控制光束的光涡旋被有效地转移到恢复的探测光束。
2011-04-29 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Spontaneous Generation of Vortex Array Beams from a Thin-Slice Solid-State Laser with Wide-Aperture Laser-Diode Pumping
研究了大口径激光二极管端面泵浦薄片固体激光器中复杂激光斑图形成。径向和矩形涡阵列被发现形成在一个受控的方式与对称和不对称的泵浦光束的轮廓，分别。这些涡旋中的大多数表现出单频振荡所产生的近简并模式的激光非线性辅助下的横向锁模的自发过程。由大量涡旋组成的单频矩形阵列波束，例如，产生紧密堆积的36或46个涡旋像素，其源自由不对称泵浦激发的Ince-Gaussian模式。
2008-07-12 physics.optics
Effect of atmospheric turbulence on propagation properties of optical vortices formed by using coherent laser beam arrays
本文研究了大气湍流对径向相干激光束列阵形成的光学顶点传输的影响。利用推广的惠更斯-菲涅耳衍射积分，解析推导了径向相干激光列阵通过湍流大气的传输公式。根据推导的公式，详细研究了大气湍流对这种激光列阵传输特性的影响。我们的主要结果表明，大气湍流可能导致光学涡旋的形成被禁止或所形成的光学涡旋消失，这与自由空间中的情况有很大的不同。在中等或弱湍流大气中，形成的具有较高拓扑荷的光学涡旋可以传播更长的距离。经过足够长距离的大气传输后，所有输出光束（即使初始相位分布不同）最终都失去涡旋特性，逐渐变成高斯型光束，此时由于湍流大气的退相干效应，输出光束实际上变成了非相干光场。
2008-06-10 physics.optics
Efficient Generation of Tunable Magnetic and Optical Vortices Using Plasmas
等离子体是一种有吸引力的介质，用于产生具有可预测拓扑结构的强微观磁结构和可调谐电磁辐射，这是由于其维持和操纵高电流和强场的非凡能力。在这里，使用理论和模拟，我们表明，当一个尖锐的相对论电离锋（IF）通过一个相对长波长的拉盖尔-高斯（LG）激光脉冲与轨道角动量（OAM）时，多兆高斯磁和可调光涡旋的有效生成。通过改变等离子体密度，光涡旋在很宽的光谱范围内发生频率上移，并在持续时间上被压缩。两个涡旋的拓扑电荷可以通过控制入射LG激光的OAM模式和/或通过控制IF的拓扑和密度来操纵。对于相对高（低）的等离子体密度，入射LG激光脉冲的大部分能量被转换为磁（光）涡。
2022-04-19 physics.optics physics.plasm-ph
Atom ionization by ultrashort laser pulse - 2D, 3D consideration
对超短激光脉冲电离原子时产生的电子波函数零点--量子涡旋进行了理论分析。在二维空间中考虑了氢原子的阈上电离，在三维空间中考虑了零半径势近似下的原子电离。借助所得的分析结果，我们假设量子涡旋在三维空间中的局域化可以通过对二维模型的分析来预测。
2019-05-12 physics.atom-ph physics.optics
Generation of optical vortices in a degenerate optical resonator with an intra-cavity spiral phase plate
我们提出利用一个简并的光学谐振腔和一个腔内的螺旋相位板（SPP）来产生光学涡旋。在谐振腔中沿倾斜V形路径折回的光线被锁相，形成波前位错反映SPP拓扑电荷的涡旋激光。实验表明，当泵浦功率大于1.52W时，Nd：YAG晶体在1064nm波长处产生随机偏振光涡旋，斜率效率为0.19。对于长期运行的功率波动为2.2\%和指向稳定性为2.6 $μ$拉德的测量。该系统也为研究激光动力学和相干合成辐射提供了一个有用的平台。
2017-07-03 physics.optics
Storage and retrieval of (3+1)-dimensional weak-light bullets and vortices in a coherent atomic gas
在光和量子信息处理中，高度期望在高维度中鲁棒的光存储和检索（LSR）。然而，目前实现的大部分LSR方案不仅存在耗散问题，还存在色散和衍射问题，使得LSR的保真度很低。在这里，我们提出了一个方案，以实现一个强大的存储和检索弱非线性高维光脉冲在相干原子气体通过电磁诱导透明。我们证明了它可以产生稳定的（3+1）维光子弹和涡旋，它们具有非常吸引人的物理性质，适合于在高维中获得鲁棒的LSR。
2016-04-18 physics.optics
High-efficient harmonic vortex generation from a laser irradiated hollow-cone target
针对微尺度波导中谐波产生因静电势积累而猝灭的问题，本文提出利用空心锥靶使激光强度逐渐增加、表面波长距离保持高振幅，将谐波涡旋产生效率提升近一个数量级至20%以上，并缓解预脉冲预热导致的效率下降，为极紫外光学涡旋源发展提供新方案。
2023-01-13 physics.optics physics.plasm-ph
Hydrodynamics Explanation for the Splitting of Higher-charge Optical Vortices
我们表明，一个二维流体力学模型提供了一个物理解释的分裂下的椭圆变形的高电荷光学涡旋。该模型适用于激光和量子流体。这项研究描绘了不同形式的不对称的光束下的涡工会的涡破裂，它也被应用于解释完整的高电荷涡的运动。
2022-03-09 physics.optics
Robust excitation and Raman conversion of guided vortices in chiral gas-filled photonic crystal fiber
光学涡旋独特的环形强度模式和螺旋相位波前使其在许多应用中非常有用。本文首次报道了在扭曲充氢单环空芯光子晶体光纤（SR-PCF）中实现涡旋模之间的高效拉曼频率转换。随着轨道角动量阶数的增加，无扭曲SR-PCF中光涡旋的高保真传输变得越来越困难，这是由于光纤微结构中结构缺陷处的散射。然而，在螺旋扭曲的SR-PCF中，相同模式的左手和右手版本之间的简并被解除，结果是它们在拓扑上被保护免受这种散射。这些光纤的发射效率约为75%，具有高损伤阈值和宽带制导，非常适合进行非线性实验，这些实验需要在长距离内保持相互作用模式的偏振状态和方位角顺序。涡旋相干波（VCW）的内部分子运动，携带角动量，在气体中激发，允许的偏振和轨道角动量的拉曼光谱带进行定制，即使在光谱区域，传统的固体芯波导是不透明的或容易受到光学损伤。
2020-02-24 physics.optics
Vortex dynamics and applications to gaseous optical elements
本文介绍了可压缩、粘性和快速旋转气流（涡流）光学特性的实验研究。气体涡旋可以用作光学元件，例如透镜或波导。的光学特性是由直接干涉相位测量和光束传播分析确定的。输出光束分析泽尔尼克多项式的范围内的气体流动参数，包括扼流。测量了绝对径向气体密度分布，并演示了调整它的技术。
2020-05-23 physics.optics
Direct laser printing of chiral plasmonic nanojets by vortex beams
环形激光辐射，携带轨道角动量，即光学涡旋，最近被证明提供矢量质量传递，扭转瞬态熔融材料，并在不同的块体材料的表面上产生手性微尺度结构。在本文中，我们首次表明，纳秒激光涡旋可以产生手性纳米针（nanojets）的可变大小的薄膜等离子体材料，如银和金膜，覆盖热绝缘基板。研究表明，通过改变金属膜厚度、支撑基底和涡旋束的光学尺寸，所产生的手性纳米喷射器的主要几何参数（例如高度和纵横比）可以在很大范围内进行调节。利用带有两个旋向相反的涡旋的环形涡旋纳秒激光脉冲，可以产生两个旋向相反的手征纳米射流。这些结果为矢量激光束辅助金属薄膜中的传质的基础物理提供了新的重要见解，并展示了这种技术在快速易于实现的手性等离子体纳米结构制造中的巨大潜力。
2017-02-25 physics.optics
Generation of multi-terawatt vortex laser beams
我们报道了在薄的熔融石英衬底上制作大面积相位掩模的方法，这种掩模适用于对多太瓦飞秒激光束进行整形。我们应用这些相位掩模产生强烈的飞秒光涡旋。我们进一步量化的涡旋光束图案，导致从几种常见类型的掩模缺陷的失真。
2014-02-27 physics.optics
Visualisation of quantised vortex reconnection as enabled by laser ablation
向超流氦中注入杂质是一种简单而独特的方法，具有多种应用，包括高精度光谱学、量子计算、纳米/微米材料合成和流动可视化。量子涡旋被认为在超流氦和轻杂质之间的相互作用中起着重要作用。然而，对于半导体和金属杂质等致密材料，控制相互作用的基本原理仍然存在争议。在这里，我们提供了实验证据的吸引力的致密硅纳米粒子的量子化涡核。我们通过原位激光烧蚀制备了硅纳米颗粒。在激光烧蚀之后，我们观察到硅纳米颗粒形成了弯曲的丝状结构，这表明了量子化的涡核。我们还观察到两个偶然相交的量子化涡旋交换了它们的部分，这种现象称为量子化涡旋重联。这种行为与重连的动力学标度密切匹配。我们的结果为可视化和研究杂质量子化涡旋相互作用提供了一种新的方法。
2021-07-10 cond-mat.supr-con physics.optics
Quantum criticality in photorefractive optics: vortices in laser beams and antiferromagnets
该研究用统计场论分析光折变晶体中相向激光束的涡旋相，揭示两味BKT转变、无序诱导的类自旋玻璃相，并映射到含$\mathbb{Z}_2$缺陷的掺杂$O(3)$反铁磁体。
2017-11-04 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.optics
Probing topological charge of discrete vortices
提出一种通过分析1D激光环阵列干涉图样探测未知离散涡旋拓扑电荷大小与符号的方法，并验证了其对相位无序的鲁棒性及实验有效性。
2023-05-15 physics.optics
Optical vortex Brillouin laser
在过去的几十年里，光学涡旋已经得到了广泛的研究，它提供了一个额外的自由度，在许多应用中非常有用，例如光镊和量子控制。受激布里渊散射具有窄线宽和强非线性响应，已被用于实现准连续波（CW）激光。本文报道了基于手性光子晶体光纤的布里渊激光器中光涡旋和声模的稳定振荡。手性光子晶体光纤支持螺旋布洛赫模（HBM），螺旋布洛赫模携带圆偏振光涡旋并显示圆双折射。我们实现了一个窄线宽布里渊光纤激光器，稳定地发射第一和第二阶涡旋携带HBM。角动量守恒选择规则规定泵浦和后向布里渊信号具有相反的拓扑电荷和自旋。此外，我们表明，当手性PCF被放置在一个激光环形腔中，与激射相关的线宽变窄允许的布里渊增益的峰值，对应于声学模式进行测量，分辨率为10 kHz和精度为520 kHz。这一结果为新一代涡旋载SBS系统在量子信息处理中的应用铺平了道路，涡旋载非互易系统。
2022-04-25 physics.optics
Efficient Beam Converter for the Generation of Femtosecond Vortices
我们描述了一种光束转换器，用于将高斯飞秒激光束有效地转换为没有空间或拓扑电荷色散的单电荷或双电荷涡旋光束。该装置实现了75%的单电荷和50%的双电荷涡旋光束的转换效率，并可以与高能量宽带脉冲。我们还证明了飞秒涡旋光束的拓扑荷可以通过分析其在柱面透镜聚焦区的光强分布来确定。
2010-05-10 physics.optics
Laser-pumped drilling carbon nanotube vortex shock waves in optical fibers
Institute of Physics Gleb Wataghin, University of Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯大学格莱布·瓦塔金物理研究所）；Institute for Advanced Studies (IEAv)（高等研究院）
研究通过激光诱导碳纳米管钻孔光纤产生涡旋冲击波，首次实现高速冲击波生成，揭示了纤维内部碳硅层混合及斐波那契螺旋结构的形成机制。
2026-03-13 physics.optics
Mode Competition in Gas and Semiconductor Lasers
气体激光器和半导体激光器的输出光谱通常包含一个以上的频率。气体激光器和半导体激光器的多模工作源于不同的物理机制。在气体激光器中，不同能量的电子布居数的缓慢平衡使每个频率成为独立的单模激光。半导体激光器中的慢电子扩散与模式的空间变化的光学强度图案相结合，使得空间的每个区域成为独立的单模激光器。我们开发了一个速率方程模型的光子数在每个模式，捕捉所有这些效果。绘制光子数与泵浦速率的竞争模式，在亚阈值和阈值以上的操作，说明了激光输出光谱的变化，由于缓慢的平衡或缓慢的电子扩散。
2003-09-09 physics.optics
Dielectric geometric phase optical elements from femtosecond direct laser writing
我们提出使用飞秒激光直写技术实现光致抗蚀剂材料的介质光学元件，用于从纯几何相变产生结构光。这是由自旋到轨道的光学角动量耦合器的制造和表征所示，产生从1到20的拓扑电荷的光学涡旋。此外，该技术是可扩展的，并允许获得微观到宏观的平面光学器件。因此，这些结果表明，直接3D光聚合技术有资格实现自旋控制的几何相位光学元件。
2016-12-14 physics.optics
Effect of Interactions on Vortices in a Non-equilibrium Polariton Condensate
我们演示了在半导体微腔中形成的宏观占据极化激元态中涡旋的产生。利用带有轨道角动量（OAM）的弱外激光束在由极化激元光学参量振荡器（OPO）产生的凝聚体上压印涡旋。涡核半径随泵浦功率的增加而减小，并由极化激元-极化激元相互作用决定。由于参量散射过程中的OAM守恒，激发由信号中的涡旋和OPO闲频中相应的反涡旋组成。实验结果与偏振子OPO中涡旋的理论模型吻合得很好。
2013-09-27 physics.optics
The clamped intensity of femtosecond laser pulses varying with gas pressure in the presence of external focusing
我们进行了理论研究的钳位激光强度内的灯丝等离子体作为一个功能的气体压力与外部聚焦。与自聚焦条件下的被夹持强度与气压无关不同，外聚焦条件下的被夹持强度随气压的增加而减小。我们的研究结果可以解释飞秒激光诱导的391-nm前向发射和荧光信号随氮气压力的变化。
2022-05-14 physics.optics physics.plasm-ph
Materials processing with a tightly focused femtosecond vortex laser pulse
这封信是第一次使用紧聚焦的飞秒激光涡旋光束进行材料改性的演示。用参考文献[1]中描述的偏振-奇异光束转换器合成双电荷飞秒涡旋，然后使用中等和高数值孔径光学器件（即，NA = 0.45和0.9）烧蚀熔融石英和钠钙玻璃。通过控制脉冲能量，我们可以始终如一地加工出高质量的微米级环形结构，且凹槽厚度均匀小于100 nm。
2010-06-01 physics.optics
A Novel Compact and Selective Gas Sensing System Based on Microspherical Lasers
我们提出了使用波长依赖的光谱吸收在倏逝场的超紧凑的回音壁模式微球激光器作为选择性气体传感器和估计几ppm的检测灵敏度，使用一个简单的模型。我们还提出了一种传感器配置的基础上集成的多通道微球激光阵列能够选择性的气体检测在低浓度，并证明了一个紧凑的14通道设备可以产生一个独特的和可区分的功率分布在通道输出暴露于三种不同的气体。
2018-07-08 physics.ins-det physics.optics
