Subwavelength focusing of azimuthally polarized beams with vortical phase in dielectrics by using an ultra-thin lens
我们证明了一个平面和双折射二元透镜可以将具有涡旋相位的方位偏振光束聚焦成一个亚波长的横向偏振光斑。结果阐明，在多层介质中，超出瑞利衍射极限的该聚焦光斑在行进通过电介质界面之后可以很好地保持几个波长，这是通过使用其他矢量光束（即，径向、线性和圆偏振光束）作为照明光。这种紧凑的光学系统可以是有价值的数据写入和缺陷识别的晶片或硅芯片，由于通过界面增强偏振聚焦。它还能够与传统显微镜高度集成，用于远场超分辨率成像，表面扫描和检测，以及亚波长聚焦，这是由于增强的聚焦性能（减小的宽度和延长的长度）以及平面化的配置。
2014-06-15 physics.optics
Experimental observation of the X-shaped near field spatio-temporal correlation of ultra-broadband twin beams
在这项工作中，我们提出的非因式近场时空相关的超宽带孪生光束产生的参量下转换（PDC）的实验观察，在干涉型实验中使用和频产生，其中PDC光的时间和空间自由度都控制有很高的分辨率。揭示的X-结构的相关性是根据理论的预测。
2012-07-30 physics.optics quant-ph
Simultaneous generation of high power, ultrafast 1D and 2D Airy beams and their frequency doubling characteristics
我们报告了一个简单的实验方案的基础上的一对圆柱透镜（凸和凹）的相同焦距和共同的光学元件产生高功率光束在1D和/或2D艾里强度分布与激光偏振作为控制参数。利用平均功率为5 W、脉宽为180 fs、波长为1064 nm的超快Yb光纤激光器，获得了效率分别为80%和70%、脉宽分别为188 fs和190 fs的一维和二维艾里光束。我们测量了一维和二维梁的横向偏转率分别为~5.0（10^-5）1/mm和~2.0（10^-5）1/mm。在实验中，只需简单地旋转一维立方相位调制光束的偏振态，就可以根据需要产生一维和二维艾里光束。利用5 mm长的硼酸铋（BiB_3 O_6），我们还研究了一维和二维艾里光束的倍频特性。与二维Airy光束一样，一维Airy光束也产生倍频的一维Airy光束和一个额外的一维空间立方结构。与高斯光束一样，我们观察到一维和二维艾里光束的聚焦依赖转换效率，在3.4W和2.8W的基波功率下，一维和二维艾里绿色光束的输出功率分别超过110 mW和150 mW。
2018-06-18 physics.optics
Self-localized ultrafast pencil beam for volumetric multiphoton imaging
本研究在标准多模光纤中发现临界功率附近的自局域超快笔形光束，利用其旁瓣抑制、稳定性高的特性实现体积多光子成像，为生物系统3D成像及疗法设计提供新方法。
2025-07-07 physics.optics
Tailoring Synthetic Gauge Fields in Ultracold Atoms via Spatially Engineered Vector Beams
State Key Laboratory of Optical Field Manipulation Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院光学场调控科学与技术重点实验室）；Research Center on Vector Optical Fields, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院光电技术研究所矢量光场研究中心）；College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术学院）
研究通过矢量光束耦合内部态生成合成规范场，拓展参数范围并增强相图，同时利用全光学方法创造拓扑非平凡的大Skyrmions。
2025-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Spin-polarization effects of an ultrarelativistic electron beam in an ultraintense two-color laser pulse
在量子辐射占优的情况下，研究了超相对论电子束与超强双色激光脉冲正面碰撞的自旋极化效应。我们采用蒙特卡罗方法，来自最近的工作[物理学评论快报。{ \bf 122}，154801（2019）]，以计算局部恒定场近似下的自旋分辨电子动力学和光子发射。我们发现，由于非对称的场强，双色激光场的相邻半周期内的电子辐射几率基本上是不对称的，因此，在现有的激光装置上，电子束相互作用后，由于辐射自旋效应，可以获得约11%的总极化和高达约63%的部分极化，其可用于高能物理和核物理。此外，所考虑的效果被证明是至关重要的确定的双色激光场的相对相位和鲁棒性相对于其他激光和电子束参数。
2019-05-02 physics.comp-ph physics.optics physics.plasm-ph
Ultra-high brilliance multi-MeV $γ$-ray beam from non-linear Thomson scattering
本文报道了由超相对论激光尾流场加速电子束在相对论强激光场中的散射产生窄发散（$θ\approx 2.5$ mrad）、多MeV（$E_\text{MAX} = 18$ MeV）和超高亮度（$\approx 2\times10^{19}$ photons s $^{-1}$ mm $^{-2}$ mrad $^{-2}$ 0.1 BW）的$γ$ -射线束（无量纲振幅$a_0\approx2$）。测量产生的$γ$射线束的光谱，具有MeV分辨率，从6 MeV到18 MeV无缝，给出了非线性汤姆逊散射开始的明确证据。光子源具有最高的亮度，在多MeV制度的文献报道。
2014-07-25 physics.optics physics.plasm-ph
High-Efficiency All-Dielectric Metasurfaces for Ultra-Compact Beam Manipulation in Transmission Mode
超颖表面是二维光学结构，能够完全控制光的振幅、相位和偏振。与等离子体超颖表面不同，平面硅结构有利于高传输、低损耗以及与现有半导体技术的兼容性。在这里，我们报告了在电信波长的传输模式下具有全2pi相位控制的高效率偏振敏感电介质超颖表面的实验演示。这样的硅超颖表面有望实现一个多功能的光学平台，在芯片上实现全光学电路。
2015-07-25 physics.optics
Highly efficient ultra-broad beam silicon nanophotonic antenna based on near-field phase engineering
光学天线是光学相控阵（OPA）和自由空间光学互连中的基本元件。光学天线设计中的一个突出挑战在于同时实现高辐射效率、超紧凑的基底面和宽辐射角，这是具有宽转向范围的密集2D OPA所需的。在这里，我们展示了一个全新的概念，基于近场相位工程的纳米光子天线。通过在夫琅和费变换中引入一个特定的近场相位因子，远场光束被展宽到衍射极限之外。我们使用横向交错的亚波长光栅纳米结构来控制近场相位。该天线的辐射效率为82%，尺寸为3.1 μ m * 1.75 μ m，纵向和横向的超宽远场波束宽度分别为52°和62°。这种前所未有的设计性能是通过在300 nm SOI平台中的单蚀刻光栅纳米结构实现的。
2022-09-01 physics.optics
Generating tightly focused perfect optical vortex for ultra-secure optical encryption
光的轨道角动量（OAM）具有固有模式的正交性，被认为是一种新的光学加密方法。然而，环形强度分布对拓扑电荷的依赖性使纳米级光-物质相互作用复杂化，并阻碍了超安全加密应用。在本文中，我们证明了超安全的图像加密紧密聚焦完美的光学涡旋（OWL）光束与可控的环形强度分布和OAM状态。提出了一种由单个空间光调制器组成的简单方案，用于产生半径可控的紧聚焦光束。这种具有相同的强度分布但不同的OAM状态的聚焦双折射光束被施加到无序耦合的金纳米棒聚集体上，以选择性地激发电磁热点，通过光热变形来编码信息。因此，可以实现与不同偏振相结合的双光束的OAM状态中的超安全图像加密。我们的研究结果奠定了基础，利用OAM部门的纳米光束的各种纳米光子应用。
2021-11-01 physics.optics
Single shot ultrafast laser processing of high-aspect ratio nanochannels using elliptical Bessel beams
超快激光器彻底改变了材料加工，在许多科学领域开辟了大量新的应用。允许经由非烧蚀工艺来劈裂透明材料的最新技术是基于在材料内聚焦和平移高强度激光束以诱导明确限定的内部应力平面。这样就能够在不产生碎片的情况下进行材料分离。在这里，我们使用设计成具有横向椭圆空间轮廓的非衍射光束，以在尺寸为350 nm × 710 nm的玻璃中产生高纵横比椭圆通道，并随后在亚微米水平下产生解理表面均匀性。
2017-09-29 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Plasmonic Rotors for Electron Beams
本研究通过在激发金纳米棒的正交偏振激光脉冲间引入相位偏移生成旋转等离子体近场偶极子，探究其与慢电子束的相互作用，揭示了等离子体场循环方向的调控作用及同步共振的角动量传递效果，为电子波包整形及相关领域应用提供了新途径。
2025-02-24 physics.optics quant-ph
Polarized $γ$-photon beams produced by collision of two ultrarelativistic electron beams
提出一种无激光方案，通过两束超相对论电子束碰撞产生高能极化$γ$光子束，利用QED Monte Carlo代码模拟表明，调节种子束初始极化可使3 GeV以上光子的线极化达90%、圆极化达67%。
2024-01-11 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Ultra-precise holographic beam shaping for microscopic quantum control
对单个超冷原子、捕获离子或固态发射体进行高分辨率寻址，可以在量子光学实验中进行精确控制。这通过大孔径放大光学器件成为可能，该放大光学器件投射具有衍射极限性能的微观光图案。我们使用可编程的振幅全息图上产生的数字全息装置，以创建任意的微观光束的形状与全相位和振幅控制。该系统可自校正高达几个$λ$的像差，并将其减少到$λ/50$，从而产生具有$10^{-4}$级别精度的光图案。我们在光晶格实验中演示了像差补偿光束整形，并在量子气体显微镜中对$^{87}$ Rb进行了单点寻址。
2016-06-15 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
