Towards an optical far-field measurement of higher-order multipole contributions to the scattering response of nanoparticles
我们的实验表明，一个单一的金纳米棱镜的最低阶本征模的全光学多极分解使用方位角和径向偏振的圆柱矢量光束。通过这些定制的场分布扫描粒子，本征模的多极特性被编码到2D扫描强度图中，即使对于本征模的高阶贡献也是如此，这些高阶贡献太弱而不能在直接远场散射响应中辨别。该方法能够对单个纳米颗粒进行详细的光学模式分析。
2014-11-18 physics.optics
Modeling the focusing of a radially-polarized laser beam with an initially flat-top intensity profile
针对矢量光束传播建模常限于最低阶基模的问题，提出利用高阶光束求和解析建模初始平顶径向偏振光束的方法，并验证了其特性与数值积分的一致性。
2024-04-22 physics.optics
Natural shaping of the cylindrically polarized beams
我们从实验和理论上证明了，在偏振旋向性和涡旋拓扑荷符号相反的条件下，通过单轴晶体传播的带有单电荷光学涡旋的圆偏振光束在聚焦后，在焦区附近可以分裂成径向偏振光束和方位偏振光束。极化结构的质量可以达到统一。
2010-07-29 physics.optics
Tailoring the excitation of localized surface plasmon-polariton resonances by focusing radially-polarized beams
研究了聚焦径向偏振光与金属纳米球的相互作用。通过扩大电磁场的多极，我们获得洞察局部表面等离子体极化激元共振的激发在纳米粒子。我们发现，集中的径向偏振光束提供了更多的机会比一个聚焦的平面波或高斯光束调谐的近场和远场系统的响应。这些结果在纳米光学、光镊和光数据存储中有应用。
2009-01-05 physics.optics
Spin-orbit interaction of light and diffraction of polarized beams
基于傍轴光学和菲涅耳-基尔霍夫近似，对均匀偏振光光束的边缘衍射进行了理论研究，预测了衍射光束的衍射图样与入射光束偏振态的关系。如果入射光束是圆偏振的，则衍射光束重心的轨迹经历与几何预期方向的小角度偏差。该偏差平行于屏幕边缘，并且与偏振旋向性的符号相反;它是针对具有平面波前的高斯入射光束的情况明确计算的。这种效应是光的自旋-轨道相互作用的一种表现，可以解释为圆偏振光束内部自旋能流的直接揭示。同时也揭示了与圆偏振入射光束相关的弱纵场分量的涡旋特性。
2017-04-14 physics.optics
Space-variant polarized Airy beam
实验中产生了具有偏振结构的艾里光束，同时保持了其原有的振幅和相位分布。这类Airy光束保持了加速度特性。通过对艾里光束初始偏振态结构的观测，我们对艾里光束的自愈机制有了进一步的认识。从理论和实验两方面研究了空变偏振艾里光束的自恢复偏振特性。尽管光束被有限孔径严重截断，但在传输过程中，振幅和偏振结构往往会重新形成。
2015-12-21 physics.optics
Elliptically Symmetric Polarized Beams
研究了具有椭圆对称性的非均匀偏振场的自由传输特性。用这种方法导出的光场称为椭圆对称偏振光束（简称ESPB）。分析了这些场的一些性质。此外，它示出了它是如何可能获得这样的光束通过应用的结果贝塞尔-高斯光束。
2005-09-27 physics.optics
Radially and azimuthally polarized non paraxial Bessel beams made simple
提出了一种严格而简单的实现径向和方位向偏振非傍轴贝塞尔光束的方法。这个结果是通过使用赫兹矢量势的概念，从标量贝塞尔光束产生麦克斯韦方程组的精确矢量解来实现的。赫兹势的标量部分是通过类比与傍轴的情况下，作为一个线性组合的贝塞尔光束携带一个单位的轨道角动量。用这种方法，我们能够获得类似于标准圆柱偏振傍轴光束所表现出的空间和偏振模式。这些光束的应用进行了讨论。
2013-07-06 physics.optics
Cylindrically polarized Bessel-Gauss beams
研究了径向和方位向偏振贝塞尔-高斯光束在傍轴和非傍轴两种情况下的偏振态。讨论了贝塞尔-高斯光束的傍轴近似的有效性和非傍轴修正的形式。我们表明，独立于贝塞尔孔径锥角$\vartheta_0$和高斯光束发散$θ_0$之间的比率，非傍轴校正总是很小，因此可以忽略不计。非傍轴矢量电场分量的显式表达式也报道。
2014-10-07 physics.optics
The propagation of a polarized Gaussian beam in a smoothly inhomogeneous isotropic medium
在基于程函的复几何光学框架下，利用复值程函的二次展开描述了高斯光束的相位波前和截面，描述了偏振高斯光束在光滑非均匀各向同性介质中的演化.本文首次引入线性复值程函分量来描述偏振高斯光束的自旋轨道相互作用和形变对传输的影响。在非均匀介质中，除了自旋-轨道相互作用外，还存在光束的偏振与旋转形变的相互作用，它对应于自旋-内禀轨道角动量相互作用，对偏振高斯光束的自旋霍尔效应进行修正。
2012-02-17 physics.optics
Generation of Vortex Beams with Strong Longitudinally Polarized Magnetic Field by Using a Metasurface
提出了一种产生和合成方位E偏振涡旋光束的新方法。沿着传播轴，这种光束具有强的纵向极化磁场，而理想情况下没有电场。我们展示了如何通过拉盖尔-高斯光束进行轨道角动量的干涉来构造这些光束。作为一个例子，我们提出了一个元表面的双分裂环槽对，并报告模拟和分析结果之间的良好协议。实现了高的磁场-电场对比度和磁场增强。我们还研究了将线偏振光束转换为方位E偏振光束的超颖表面物理约束，并表征了真实超颖表面的磁场增强和电场抑制性能。这些研究结果是潜在的有用的新的光学光谱相关的磁偶极跃迁和光学操纵的粒子与自旋和轨道角动量。
2014-09-11 physics.optics
Invisible nanowires with interfering electric and toroidal dipoles
通过研究单根纳米线对垂直入射平面波的散射，揭示了环形多极激发在辐射源多极展开中不可或缺的作用。研究发现，对于p偏振和s偏振入射波，环形偶极子可以有效地激发均匀的电介质纳米线内的光谱制度。我们进一步证明了等离子体核壳纳米线可以通过电偶极子和环形偶极子的相消干涉变得不可见，这可能会激发许多基于纳米线的光-物质相互作用研究，并孵化需要非侵入性检测和测量的生物和医学应用。
2015-05-20 physics.optics
Simple Coherent Polarization Manipulation Scheme for Generating High Power Radially Polarized Beam
我们提出了一个简单的新方案，将高斯光束转换为近似的径向偏振光束使用相干偏振操纵与坡印廷走离在双折射晶体。我们的计划，采用马赫-曾德尔干涉仪实现这种相干模式求和以前的计划所需的干涉稳定性。两个走离晶体与半波片的对称布置，即使在激光器具有短时间相干长度时也允许相干控制。我们从镱光纤激光器产生了14瓦的径向偏振光束，仅受可用光纤激光器功率的限制。
2007-07-24 physics.optics
An improved beam waist formula for ultrashort, tightly-focused linearly, radially, and azimuthally polarized laser pulses in free space
本文推导了自由空间中超短、紧聚焦基模线偏振、径向偏振和方位偏振模的束腰近似公式。我们通过数值体积来计算精确的束腰，以确定我们的公式在实际感兴趣的参数范围内近似精确束腰的精度。在此基础上，给出了在给定激光脉冲的束腰宽度和脉宽的情况下选择模型参数的方法。
2014-02-25 physics.optics
Excitation of radiationless anapole mode of isotropic dielectric nanoparticles with tightly focused radially polarized beam
高折射率介电纳米球可以被激发并且仍然保持无辐射。提出了一种激发高折射率各向同性介质纳米球非辐射偶极子模的方法。在紧密聚焦的径向偏振光束照射下，主要贡献的电偶极子模式和磁模式可以为零，只有微弱的电四极对总散射有贡献。在$4π$结构下，利用两束反向传播的径向偏振聚焦光束形成的驻波照明，可以激发出理想的无辐射阳极。
2016-02-25 physics.optics
A polarized beam splitter using an anisotropic medium slab
研究了电磁波在具有单层双曲面色散关系的各向异性介质中的传播。结果表明，在这种各向异性介质中，E偏振波和H偏振波具有相同的色散关系，而E偏振波和H偏振波具有相反的两性折射特性。E-（或H-）偏振波在与各向异性介质相关的界面处正折射，而H-（或E-）偏振波在与各向异性介质相关的界面处负折射。通过适当地使用各向异性介质中的异常折射的性质，可以实现非常简单且非常有效的分束器来路由光。结果表明，E、H偏振光束的分束角和分束距离是各向异性参数、入射角和平板厚度的函数。
2006-05-18 physics.optics
Experimental measurement of the self-healing of the spatially inhomogeneous states of polarization of radially and azimuthally polarized vector Bessel beams
实验测量了径向和方位向偏振矢量贝塞尔光束空间非均匀偏振态的自恢复。径向和方位角偏振矢量贝塞尔光束是通过数字版本的杜宁的方法，使用空间光调制器与液晶$q$板。作为原理的证明，当它们通过两个不同的障碍物传播时，使用斯托克斯偏振测量法测量它们的强度和空间不均匀的偏振状态。发现径向和方位向偏振矢量贝塞尔光束的空间非均匀偏振态与其强度相似，都能自愈合。与标量贝塞尔光束类似，矢量贝塞尔光束的自愈可以通过几何光学来理解，即，在障碍物的阴影区域中的未被阻挡的锥形光线的干涉。矢量贝塞尔光束的自修复可以在例如光学捕获中具有应用。
2014-12-08 physics.optics
Transverse spin in scattering of focused radially and azimuthally polarized vector beams
研究了径向和方位偏振矢量光束聚焦对Mie粒子散射波的自旋角动量密度和坡印廷矢量的影响。值得注意的是，研究表明，SAM的散射场的密度是完全横向的径向和方位角偏振入射矢量光束的性质，但坡印廷矢量显示通常的纵向字符。我们还证明了横向SAM密度可以进一步调谐波长和聚焦的入射光束，通过利用不同的散射模式的干涉。这些结果可能会激发进一步的实验技术来探测横自旋和贝琳凡特自旋动量密度。
2018-01-17 physics.optics
Photoinduced Magnetic Nanoprobe Excited by Azimuthally Polarized Vector Beam
磁性纳米探针（或磁性纳米天线）的概念，提供了一个磁近场增强和消失的电场，以及他们的激励。研究了一种特殊类型的柱面矢量光束，即方位电极化矢量光束，在光束轴上产生很强的纵向磁场，在此方向上电场理想为零。这些具有电极化的强度涡旋和圆柱对称性的射束在产生高的磁场与电场对比度方面是重要的，即，大的局部场导纳，并且允许在位于射束轴上的物质中选择性地激发磁跃迁。我们证明，方位角偏振矢量束激发的光致磁性纳米探针的磁性可极化的纳米团簇，导致增强的磁近场的分辨率超过衍射极限。我们介绍了两个数字的优点作为磁场增强和局部场导纳归一化的平面波是有用的分类磁性纳米探针和它们的激励。磁性纳米探针和方位角偏振光束的性能进行了量化比较，其他照明选项和几个缺陷的情况。
2016-04-01 physics.optics
Goos-Hänchen and Imbert-Fedorov shifts of polarized vortex beams
我们研究，解析和数值，反射和传输的任意偏振的涡旋光束的界面上分离两种电介质，并推导出一般表达式的线性和角古斯-汉臣和Imbert-Fedorov位移。我们预测了一种新的涡旋引起的Goos-Hanchen位移，并揭示了自旋引起的角位移和涡旋引起的线性位移之间的直接联系。
2008-12-23 physics.optics
Generation of arbitrary radially polarized array beams by modulating the correlation structure
我们展示了一个方便的方法，同时操纵光束的振幅和偏振的相关结构的调制装置。作为说明，我们构建了一个周期性的相关结构，可以产生任意径向偏振阵列（RPA）光束的径向或矩形对称阵列在焦平面上从径向偏振（RP）光束。导出了这种源的物理实现条件和远场波束条件。结果表明，初始相关结构和相干宽度可以有效地控制小光束的形状和偏振态。此外，通过设计源关联结构，实现了可调谐的OK形RPA光束和光学笼，可广泛应用于粒子和生物活细胞的无损操纵。相关结构设计的任意性促使我们寻找更方便的方法来控制光束的振幅和偏振统计。
2016-07-02 physics.optics
Interference with polarized light beams: Generation of spatially varying polarization
利用基于马赫-曾德尔干涉仪的方案，我们提出了一个分析的偏振激光束在一个给定的角度叠加。我们研究的重点是由此产生的场的空间变化的偏振态，也称为偏振光栅，由该设置产生。我们的建议相结合的理论描述所产生的字段在其斯托克斯参数与实验证明存在这样的偏振光栅由于偏振光束干涉实验的影响。
2009-06-04 physics.optics
Taxonomy of hybridly polarized Stokes vortex beams
针对混合偏振斯托克斯涡旋光束因偏振结构简并、实验噪声导致表征困难的问题，提出结合深度学习的衍射型斯托克斯偏振测量法，对15类含简并的光束实现98.67%的分类准确率，为混合偏振光束表征提供新路径。
2023-06-09 physics.optics
Polarized deep diffractive neural network for classification, generation, multiplexing and de-multiplexing of orbital angular momentum modes
Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）；Tianjin University（天津大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Hebei University of Technology（河北工业大学）
轨道角动量（OAM）光束的复用与解复用是光通信中的关键问题。已经引入光学衍射神经网络来执行OAM光束的分类、产生、复用和解复用。然而，传统的衍射神经网络不能处理具有变化的偏振方向的空间分布的OAM模式。本文提出了一种基于矩形微结构超材料概念设计的偏振光学深度衍射神经网络。对所提出的偏振光学衍射神经网络进行了训练，实现了偏振OAM光束的分类、产生、复用和解复用，仿真结果表明，该网络框架能够成功地对14种正交偏振涡旋光束进行分类，并分别在2、3、4个空间位置将混合OAM光束解复用为高斯光束.对总强度相同的6束偏振OAM光束和8束拓扑电荷不同的柱面矢量光束也进行了有效分类。实验结果表明，该网络可以产生高质量的混合OAM光束，并将两束偏振线光束复用为8种柱面矢量光束。
2022-03-30 cs.LG physics.optics
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
Optical device for the precision control of the electric field in the focus of a beam
我们提出了一种由四个光学元件组成的串联光学器件，其产生由两个子光束组成的激光场，其中一个子光束是径向偏振的，另一个是线性偏振的。在焦点处，径向偏振子束产生纵向偏振，而线性偏振子束产生垂直于传播方向的偏振。通过旋转光学部件，焦点中所产生的电场的取向可以在任何方向上连续变化。在傍轴近似下给出了器件的角分辨率的估计。
2018-01-25 physics.optics
Focusing a radially polarized light beam to a significantly smaller spot size
我们第一次通过实验证明，径向偏振场可以聚焦到比线偏振场（0.26 <$da ^2）小得多的光斑尺寸（0.16（1）<$da ^2）。光的矢量特性的效果示出的径向和方位角偏振输入字段的焦点强度分布的比较。对于强聚焦，径向极化场导致焦点处的纵向电场分量，其是尖锐的并且以光轴为中心。通过使用环形孔来增强该分量的相对贡献。
2003-10-01 physics.optics
On the importance of frequency-dependent beam parameters for vacuum acceleration with few-cycle radially-polarized laser beams
紧聚焦的超短径向偏振激光束具有很大的纵向场，这为真空中粒子的直接加速和操纵提供了强大的动力。这些光束的宽带性质意味着传播和聚焦的色彩特性是重要的考虑因素。我们通过单粒子模拟表明，使用正确的频率相关的光束参数是必要的，特别是当脉冲持续时间减少到几个周期的制度。不同的空间-光谱振幅分布的结果表明，根据形状的最终加速电子能量的急剧增加或减少，激励适当的表征和潜在的优化路线。
2019-12-09 physics.acc-ph physics.optics
Exploring the origin of stronger survival of polarized vortex beams through scattering media
携带轨道角动量（OAM）的拉盖尔-高斯（LG）光束由于其通过散射介质的鲁棒传播特性而在深部组织成像、医疗诊断和光通信中显示出前景。然而，一个精确的模型，提供了一个机制，增强的散射特性的LG光束高斯光束至今尚未建立。在这里，我们通过研究偏振涡旋光束通过组织状混浊散射介质的传输来研究这个问题。我们证明了LG光束的强度分布比相位分布对退偏有更深刻的影响。我们的结果表明，观察到的较强的传输高阶LG光束是由于较高的各向异性因子g所看到的入射光束。这一见解有望有助于建立一个完整的光传输在散射的存在下，以及指导优化的强度和偏振结构的光用于生物医学应用。
2022-12-21 physics.optics
Near-Field Directionality Beyond the Dipole Approximation: Electric Quadrupole and Higher-Order Multipole Angular Spectra
在自旋相关光学现象的背景下，近场方向性通常从光的量子自旋霍尔效应来理解，根据该效应，表面或导模的横向自旋被锁定到传播方向。到目前为止，大多数以前的工作都集中在圆极化偶极源的自旋性质。然而，在近场光学中，高阶多极源（例如，四极杆、八极杆等）可能变得相关，因此更深入的表述将非常有价值。角谱表示的基础上，我们提供了一个一般的，分析，并准备使用的治疗，以解决任何多极场的近场方向性，特别是电四极杆的情况下。除了巩固和升级目前的自旋依赖方向性框架，我们的研究结果可能会开辟新的视角，工程轻物质耦合在纳米尺度。
2019-05-08 physics.optics
Radially Polarized Conical Beam from an Embedded Etched Fiber
我们提出了一种方法，用于产生锥形光束的基础上的横向折射的TM 01模式从一个双模光纤化学蚀刻后的包层，并控制其径向偏振。导模的全部功率都转移到低衍射的折射光束上。通过一系列方位角检测器和应力控制器的偏振控制提供了通过光纤的稳定的径向偏振的传输。获得了可用于许多应用的固体部件。
2009-08-31 physics.optics
High-power ultrafast radially and azimuthally polarized accelerating Airy beams and their particle-like lattice topologies
本研究理论结合实验探究径向与角向偏振的高功率超快矢量Airy光束，给出空间谱解析表达，用飞秒刻写纳米光栅制备几何相位元件实现光束生成，还发现其类粒子拓扑晶格结构。
2025-01-13 physics.optics
The Azimuthally-Radially Polarized Beam: Helicity and Momentum Densities, Generation and Optimal Chiral Light
本研究探究方位角-径向偏振光束（ARPB）的光学特性，定义其最优手性光状态，推导场量与动量密度分布，提出可控生成方案，有望用于手性粒子的一维精准探测与对映体分离。
2023-08-03 physics.optics
Super-resolution and non-diffraction longitudinal polarized beam
提出了一种产生亚波长（0.43 λ）纵向偏振光束的方法，该光束在自由空间中传播时不发散，长度约为4 λ。这是通过控制高数值孔径聚焦透镜孔径上贝塞尔-高斯场的振幅、相位和偏振特性来实现的。
2007-09-18 physics.optics physics.pop-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
Direct Generation of Radially Polarized Vector Vortex Beam with an Exciton-Polariton Laser
矢量涡旋光束是一类在空变偏振态下具有奇异性的光束。矢量涡旋光束激光器在成像和通信等领域有着广泛的应用，其中发射高斯光束的垂直腔激光器应用最为广泛。从垂直腔激光器产生矢量涡旋光束需要外部控制或调制。在这里，通过利用偏振选择亚波长光栅作为垂直半导体微腔中的反射器之一，我们设计的极化激元模式的自旋纹理和演示极化激元激射单模，径向偏振矢量涡旋光束。偏振和相位分布的发射的特征在于偏振分辨成像和干涉。这种矢量涡旋激光束产生方法允许低阈值功率、稳定的单模操作、可扩展性和片上集成，所有这些对于成像和通信中的应用都是重要的。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Circular polarization from linearly polarized laser beam collisions
为了探讨量子电动力学中光子-光子相互作用的非线性效应，我们研究了两束线偏振激光碰撞产生圆偏振光子的过程。在Euler-Heisenberg有效拉格朗日量和偏振态密度矩阵随时间演化的量子Boltzmann方程的框架下，计算了两束线偏振激光碰撞产生的圆偏振态的强度，并估算了圆偏振态的产生率。因此，我们表明，所产生的圆偏振可以实验测量的基础上，光学激光束的平均功率KW，这是目前在实验室。我们的研究为量子电动力学中光子-光子相互作用的非线性效应的研究和测量提供了一个有价值的理论和实验框架。
2014-02-21 hep-ex hep-ph physics.optics
Highly spin-polarized multi-GeV electron beams generated by single-species plasma photocathodes
等离子体加速器的高梯度和高效率加速已经得到证明，显示出其作为未来在粒子物理学的能量前沿运行的对撞机的基石的潜力。然而，在这样的对撞机中使用基于等离子体的加速器产生和加速所需的自旋偏振光束一直是一个长期存在的挑战。在这里，我们表明，通过一个单一的物种（镱）蒸汽的高度相对论性，高电流的电子束的通道激发非线性等离子体唤醒主要电离的两个外部6s电子。通过圆偏振激光器进一步光电离所得到的Yb 2+离子，将4f14电子注入该尾流中，产生高度自旋偏振的光束。结合含时薛定谔方程模拟与粒子在细胞模拟，我们表明，亚飞秒，高电流（4 kA）的电子束与高达56%的净自旋极化可以产生和加速到15 GeV，在短短41厘米。这个相对简单的方案解决了在基于等离子体的加速器中产生自旋极化相对论电子的复杂问题。
2022-06-17 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.optics
