Deep Learning Driven Enhancement of Optical Vortex Line Robustness in Atmospheric Turbulence
Department of Electrical and Computer Engineering, Duke University（杜克大学电气与计算机工程系）
针对大气湍流中光学涡旋拓扑不变量观测值恶化问题，提出基于三维奇异线形状几何稳定性的方法，设计Flower Beams新型结构光场并结合深度学习分类，在弱湍流分类准确率超90%，优于拓扑和光谱方法，为湍流鲁棒应用提供新方案。
2025-11-11 physics.comp-ph physics.optics
Influence of atmospheric turbulence on states of light carrying orbital angular momentum
实验研究了轨道角动量（OAM）光束通过模拟大气湍流传输时模式纯度的下降。湍流被建模为一个随机变化的相位畸变，它服从统计假设的Kolmogorov湍流理论。我们通过使用相位空间光调制器来引入这种模拟湍流。一旦引入湍流，模式质量的降低导致OAM模式之间的串扰。我们研究了OAM中的11种模式的串扰，表明湍流均匀地降低了在此范围内的所有模式的纯度，而不管模式数。
2012-05-31 physics.optics
Optical wave turbulence and condensation of light
在一个光学实验中，我们报告了一个波湍流制度，开始与弱非线性波随机相位，显示了反向级联的光子对最低波数。我们表明，级联是由一个六波共振相互作用过程，其特点是增加非线性。在低波数下，非线性变强，导致调制不稳定性发展成孤子，其数量沿光束进一步减少。
2009-11-10 physics.optics
Analytical model for structured light propagation through a turbulent atmosphere
Technology Innovation Institute（技术创新研究所）
基于分步法和模式光场表示，提出解析模型研究湍流引起的相位波动如何导致光功率在空间模式间重新分布，并给出矩阵指数形式的简单解。
2026-09-04 physics.optics quant-ph
Highly-transmitting modes of light in dynamic atmospheric turbulence
本文研究动态大气湍流中的光传输问题，提出利用瞬时空间奇异模式替代自适应光学校正的标准编码基，以实现更稳定的高保真信号传输，并揭示其透射功率呈亚扩散代数衰减。
2023-04-11 physics.ao-ph physics.optics
Robustness of chaotic-light correlation imaging against turbulence
该研究提出可同时实现关联成像与一阶强度成像的方案，对比发现强湍流下关联成像更具优势，且湍流主导图像分辨率时该优势更突出。
2025-01-11 physics.optics quant-ph
Spatial power spectrum of natural water turbulence with any average temperature, salinity concentration and light wavelength
水光学湍流的功率谱随其平均温度$\left\langle T \right\rangle$和平均盐度$\left\langle S \right\rangle$以及光波长$λ$而变化。本研究探讨了这种变化的$\left\langle T \right\rangle \in \left[ {0\ ^\circ\rm{C},30\ ^\circ\rm{C}} \right]$，$\left\langle S \right\rangle \in \left[ {0\ \rm{ppt},40\ \rm{ppt}} \right]$覆盖大多数可能的自然水条件下的地球边界层和可见光电磁波谱，$λ\in \left[400\ nm, 700\ nm \right]$。为了说明这些参数对传播光的影响，我们应用发达的功率谱模型估计的闪烁指数的平面波（Rytov方差）和弱和强湍流制度之间的阈值。
2020-07-05 physics.ao-ph physics.optics
Multifractal characteristics of optical turbulence measured through a single beam holographic process
我们以前已经表明，偶氮聚合物薄膜暴露于相干光，已通过湍流介质产生的表面浮雕光栅包含有关的湍流强度的信息，例如，作为表面参数的函数的折射率结构常数C2之间的关系获得。在这项工作中，我们表明，这些电影捕捉更多的信息，湍流动力学。多重分形去趋势波动和分形维数分析从图像的表面粗糙度所产生的光对偶氮聚合物揭示相关的光学湍流的缩放特性。
2014-09-13 physics.optics
Optical demultiplexing of fractal-structured beams in turbulent atmospheric environments
本研究模拟了高湍流环境下分形编码光束的光学解复用，仅用简单阈值算法和部分光束即实现了低误码率，证实了该方法在复杂大气中的鲁棒性。
2024-01-22 physics.optics
Turbulence-free computational ghost imaging
无湍流图像不能由传统的计算重影成像产生，因为计算光不受与真实光相同的大气湍流的影响。在这篇文章中，我们首先解决了这个问题，通过测量光子数波动的自相关信号产生的传统计算鬼成像设备。我们的研究结果说明了如何传统的计算鬼成像没有结构的变化，可以用来产生无干扰的图像。
2022-04-01 eess.IV physics.optics quant-ph
Turbulence Excitation in Counter-Streaming Paraxial Superfluids of Light
量子（超流体）领域的湍流，类似于其经典的对应物，继续吸引着大量的科学研究，由于尚未解决的问题数量众多。虽然湍流状态可以在简并原子气体中常规地产生，但没有通用的方案在光的流体中产生湍流。在傍轴传播条件下，光在体非线性介质中表现为二维超流体，由非线性薛定谔方程描述，形式上等价于弱相互作用玻色气体的Gross-Pitaevskii模型，其中光子-光子相互作用由三阶（Kerr）非线性介导。在这里，我们开发的理论描述的发病时，两个傍轴光学流体具有不同的流动速度通过光学非线性相互作用的动力学不稳定性。从数值模拟的非线性薛定谔方程，我们进一步描述的不稳定性的发病和描述其饱和的形式的涡核化和湍流的激发。文中还讨论了这种效应的实验观察。因此，这里所描述的不稳定性类提供了一个自然的途径，对调查的量子（超流体）湍流，结构的形成和超流体的光的平衡动力学。
2020-03-12 cond-mat.quant-gas physics.optics physics.plasm-ph
Bi-static LIDAR systems operating in the presence of oceanic turbulence
在海洋水域中发生的光学湍流对于短链路通信和传感系统中使用的光束可能是有害的，并且特别是在水下激光雷达中。我们开发了一种理论，能够预测光束通过双基地激光雷达系统，为各种各样的光波，包括部分相干和部分偏振，并为广泛的家庭的目标。我们的理论框架是基于惠更斯-菲涅耳积分通过随机介质和光学系统描述的$4\times4$ ABCD矩阵。海洋湍流的处理依赖于最近引入的波动折射率的功率谱模型[Opt. Express 27，27807（2019）]，该模型能够解释不同的水平均温度。我们首先分析了二阶光束统计的演变，如光谱密度和光束的相干度在其单程传播，然后将这些知识的双基地激光雷达返回的分析。
2019-12-16 eess.SP physics.ao-ph physics.optics
Lossless reshaping of structured light
针对传统结构光产生与探测过程的固有损耗问题，本研究提出一种简单的两步式无损整形方法，通过理论论证与任意图案整形实验明确其适用条件，为结构光工具库及光空间模式的通信应用提供支撑。
2020-05-20 physics.optics
Structured light analogy of squeezed state
结构光的控制对于探索基本物理效应和扩展实际科学应用具有重要意义，量子光学的方法使结构光的控制得到了进一步的发展--许多奇异量子态的经典类比都是利用结构模式设计的。然而，普遍的量子状结构的模式是有限的离散状态的模式指数是类似的光子数状态。然而，除了离散态之外，在结构光领域中还有广泛的量子态有待探索--连续变量（CV）态。压缩态作为CV态的一个典型例子，在高灵敏度干涉测量和引力波探测中发挥着重要作用。在这项工作中，我们把两个看似不同的物理分支，即经典结构光和量子压缩态。我们提出了结构光模拟压缩态（SLASS），它可以打破量子压缩态超越标准量子极限（SQL）的空间极限。这一工作为将CV量子态的方法引入结构光中铺平了道路，为今后结构光的CV纠缠、隐形传态、经典信息学和量子信息学等研究开辟了新的方向。
2022-10-05 physics.optics
Fidelity, purity and entanglement of two-mode spatially Gaussian-entangled light fields in Turbulence Atmosphere
本文研究了双模空间高斯纠缠量子光场通过湍流大气的传输。从位置表象中双模波函数的传输公式出发，导出了经过长距离大气传输后所产生的量子态的保真度、纯度和对数负性（纠缠）的解析表达式。在此基础上，详细讨论了在不同初始双模量子态输入参数下，大气折射率对双模量子态量子特性演化的影响.结果表明，量子纠缠的最大分布距离与大气条件有很强的依赖关系：随着大气湍流的增强，最大分布距离越来越短，保真度和纯度随着传播距离的增大而下降得越来越快.在一定的大气条件下，随着初始双模空间高斯纠缠量子态的输入纠缠度的增加，保持纠缠度的最大分布距离逐渐增大，且始终存在一个饱和（上）极限，保真度和纯度的演化都受到初始双模量子态的输入参数的影响，最后讨论了在一定的大气环境下，在固定输入纠缠的情况下，双模量子态的最佳参数，以获得长距离量子纠缠的最佳传输分布。我们的理论结果对建立自由空间大气链路中的量子纠缠分布有很大的帮助。
2008-06-11 physics.optics
Fourth-order moment of the light field in atmosphere for moderate and strong turbulence
用无碰撞玻尔兹曼方程描述了部分饱和和完全饱和状态下的强度关联，给出了光子在相空间的分布函数。在中强湍流情况下，得到了光场四阶矩的显式表达式。这种表达式由两个项组成，这两个项占相空间中独立地贡献于关联函数的两个区域。结果表明，本解与以前的结果完全饱和的制度。此外，它体现了部分饱和辐射的影响，其中光子轨迹的相关性是重要的，闪烁指数的幅度远高于单位。利用四阶矩研究了有限探测器孔径对透过率的影响。
2021-07-20 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.optics
Underwater quantum communication over a 30-meter flume tank
水下量子通信最近已经探索使用偏振和轨道角动量。在这里，我们表明，空间结构模式，例如，携带偏振和轨道角动量的光束的相干叠加也可用于水下量子密码术。我们还使用的偏振自由度的量子通信在水下信道具有不同的长度，高达$30$米。水下信道是建立量子通信的困难环境，因为水下光学湍流导致显著的光束漂移和失真。然而，与湍流相关联的错误不会导致错误率高于在具有偏振和空间结构光子的量子通信链路中建立正密钥的阈值。在不同的距离上，使用偏振层析成像的空间结构模式的水下信道的影响也进行了研究。
2020-04-09 physics.optics quant-ph
Enantioselective optical gradient forces using 3D structured vortex light
本文揭示了三维结构涡旋光镊中两种对映选择性光梯度力，其中一种与偏振无关，可实现手性粒子的径向分选捕获。
2021-12-23 physics.optics
Structured light interferometry
光干涉测量在光的基本原理和应用方面取得了巨大的发展。传统的光干涉测量技术只能利用平面位相光进行一维运动的测量，而不能实现多维运动的测量。在这里，我们提出了新的结构光干涉术，以实现同时确定的旋转和平移的尺寸（幅度和方向）的移动物体，充分利用结构光的多个自由度。通过分析多普勒信号的相对幅度和相位信息，这种多维可检测性受益于结构光的多个幅度和符号可区分的多普勒频移。我们实验证明了两个干涉方案分别检索两种移动物体（小颗粒和散装目标）的平移和旋转速度矢量。这些基于结构光的干涉测量方案与传统的干涉测量相比，在多维运动矢量的同时测量方面具有显著的功能增强，从而有可能将光学干涉测量扩展到遥感、智能制造和工程中的多维测量领域。
2019-12-08 physics.optics
Axial cosinoidal structured illumination using phase modulation
提出了一种利用纯相位空间光调制器产生轴向余弦结构光的新方法。利用全息技术实现了轴向余弦结构光。计算机产生两个不同半径的同心环形狭缝，在狭缝上施加棱镜相位，使入射到狭缝上的光束偏离光轴。不同的环形光束产生不同轴向波矢的贝塞尔光束，两束贝塞尔光束干涉可以得到轴向余弦结构光。通过调节双同心圆环光束的半径和初始相位差，可以调节轴向余弦结构光的周期和相位。从理论和实验上验证了该方法可以有效地产生轴向余弦结构光。
2020-09-07 physics.optics
On lines of constant polarisation in structured light beams
本文证明由局部Stokes参数构造的Skyrmion场线能够描绘出结构光束中恒定的光学偏振线。
2023-08-04 physics.optics
Coherent ray-wave structured light based on (helical) Ince-Gaussian modes
利用厄米-拉盖尔-高斯模和（螺旋）InceGaussian模等经典本征模的拓扑演化构造相干态模，首次统一了行波结构光和驻波结构光的表示，实现了具有光轨分裂效应拓扑的行波-驻波统一几何光束，打破了行波和驻波结构光的界限。我们利用数字全息技术在实验上产生了高纯度和动态可控的新模式，揭示了这些模式在光操控和光通信中的潜在应用。
2021-02-04 physics.optics
Magnetic Skyrmion Encoding by Structured Light
Great Bay University（大湾区大学）；Great Bay Institute for Advanced Study（大湾区高等研究院）；Guangzhou University（广州大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Defense Technology（国防科技大学）
通过结构光实现磁性Skyrmion的超快全光学编码，建立光与磁性的拓扑联系。
2026-01-30 physics.optics
Self-healing of structured light: a review
光的自修复是指光场在传播过程中受到部分障碍物的破坏后恢复其结构的能力，本文综述了自修复效应的历史和发展，特别强调了自修复效应在携带自旋和轨道角动量的矢量涡旋光束中的重要性。此外，还提出了自愈结构光的统一生态学，以揭示对其物理机制的更深入理解，并提供对不同类型复杂结构光的多种形式自愈效应的鸟瞰图。最后，我们概述了我们所面临的挑战，潜在的机会和未来的趋势，为基础物理和应用。
2022-07-11 physics.optics
Accurately measuring phase profiles of structured light in optical manipulation
在结构光驱动的光学操纵中，相位分布与光阱中的光力分布密切相关，影响光阱的性能，因此精确的相位测量是非常必要的。本文提出了一种新的干涉相位测量技术，用于精确测量全息光阱系统中结构光的相位分布。进行了相关的实验，得到的相位分布与设计的相位分布吻合较好。结果表明，该方法可以准确地获得结构光的位相分布。重要的是，它可以方便地实现相位测量和光学操纵实验之间的快速切换，这在光学捕获系统中具有很强的优越性。该研究为精确获得结构光的位相分布提供了一种新的途径，有助于实现高性能的光阱。
2022-04-24 physics.optics
An approach for improving the distorted structured light in holographic optical tweezers
针对全息光镊中结构光易畸变导致操控性能下降的问题，本研究通过理论分析、数值模拟与实验测量验证畸变规律，并提出一种有效校正结构光畸变的方法，为提升光镊操控性能提供了途径。
2025-02-11 physics.optics
Light transport and vortex-supported wave-guiding in micro-structured optical fibres
在流体动力学中，从光滑的层流到湍流的过渡过程中产生的涡流通常伴随着耗散的增加。然而，平面涡可以提供传输障碍，减少损失，因为它发生在许多地球物理，天体物理流动和托卡马克。光子与物质的相互作用会以意想不到的、有点违反直觉的方式影响光在波导中的传输，类似于流体动力学。在这里，我们展示了显着的影响，光涡旋形成的微结构光纤上的能量耗散。在包层中的零振幅线上，我们证明了在实芯和空芯光纤中形成涡旋的可能性。我们发现，涡旋减少了三个数量级的光泄漏，有效地提高了波导。基于相同原理的强光定位也可以在负曲率空芯光纤中实现。
2019-04-10 physics.optics
Frequency-astigmatism asymmetric nonlinear conversion of structured light lasers
本研究突破结构光非线性光学仅关注轨道角动量与波长的局限，通过实验与理论揭示非线性频率转换与横模像散转换的非对易普适规律，为结构光调控提供新规则与扩展模式生成方法。
2023-05-02 physics.optics
Machine learning assisted speckle and OAM spectrum analysis for enhanced turbulence characterisation
针对大气湍流对自由空间光系统的影响，提出一种融合强度散斑图案与OAM光谱数据的深度学习框架，基于改进InceptionNet提取多尺度特征，实现湍流参数推断，验证准确率超80%，优于单模态方法，为环境传感和FSO系统优化提供支持。
2025-08-25 physics.optics
Structured light by discrete-phase orbital angular momentum holograms
结构光是由无数的近场和远场技术创造的，并且已经发现了经典和量子应用。在轨道角动量（OAM）的情况下，在动态或几何相位的连续螺旋相位图案往往采用与存在于整个横向平面的相位图案。在这里，我们利用OAM和角度之间的不确定性关系，创建结构化的OAM领域使用多级OAM全息图。我们从理论和实验上表明，只有一个多级的角相位轮廓在近场需要创建结构的OAM光在远场，利用角动量和角度的互易性。我们使用这种方法来展示异国情调的三维结构光控制，以显示在这样的领域的坡印廷矢量的演变，并突出这种现象背后的物理。
2018-12-13 physics.optics
Metafiber transforming arbitrarily structured light
本文提出一种超构光纤平台，通过激光纳米打印聚合物超构表面并集成到保偏单模光纤端面，在混合阶庞加莱球上产生任意结构化光，为光纤集成光整形提供新范式。
2023-03-11 physics.optics
Machine learning meets Singular Optics: Speckle-based Structured light demultiplexing
本文提出基于散斑场和CNN的结构光解复用方法，可在高噪声、局部散斑及离轴条件下识别结构光束，摆脱直接检测对光束方向和对准的依赖。
2023-11-01 physics.optics
Comment on "Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light"
D. Giovannini等人（报告，2015年2月20日，第857页）报告说，他们测量到在自由空间中旅行的空间结构光子即使在真空中也会减慢。在这里，我们提出了一个简单的量子力学的考虑，它表明，即使在这些情况下，光子以光速（c）旅行，这个测量提供了实验结果的“投影”的对称轴/光束传播的速度。
2015-04-23 physics.optics
Classical structured light analogy of quantum squeezed state
自然界的许多丰富性都是由于经典力学和量子力学之间的联系而产生的。在先进科学中，量子力学的工具不仅应用于微观描述，而且在经典现象中也发现了其效力，拓宽了基础科学的前沿。一个开创性的灵感是用结构化的空间模代替Fock态，重构一个新的希尔伯特空间。基于这一思想，本文首次提出了压缩相干态的经典类比，将压缩算符和位移算符应用于自由空间结构模，导出了压缩相干态的经典波包。这种广义结构光不仅为结构光创造了新的自由度，包括可调压缩度和位移度，而且表现出正交算子空间与实空间的直接相关性。利用简单的大口径离轴抽运固体激光器，可以在实验上产生多种形式的广义经典压缩态。鉴于其可调性，我们首次提出了利用经典结构光（压缩态的类比）实现超分辨成像的设想，为克服衍射极限提供了一种新的途径，同时也为高维结构光在高灵敏度测量和超精密光学操作等后续应用领域的发展打开了新的一页。
2021-04-14 physics.optics
Nonlinear optics determination of the symmetry group of a crystal using structured light
利用结构光非线性光学，提出了一种揭示非线性晶体所属对称群的方法。我们认为作为例子的过程中的自发参量下转换。用特殊类型的贝塞尔光束照射的晶体，其特征在于非线性磁化率张量，其结构由晶体的对称群决定。低频产生的光的空间角度依赖性的观察提供了关于晶体的对称群的直接信息。
2015-06-30 physics.optics
On-Chip Vectorial Structured Light Manipulation via Inverse Design
本文提出数据驱动的逆向设计方法，通过映射算子关联物理光场与数学函数空间，实现片上高维希尔伯特空间中任意结构化光场的精确操控，并设计出高性能拓扑耦合与路由器件。
2024-05-29 physics.optics
Vectorial light-matter interaction -- exploring spatially structured complex light fields
在过去的几十年里，对空间结构光的研究出现了爆炸式的增长，这是由产生这种光的技术进步所推动的，也是由基础科学和工程应用问题所驱动的。在这篇综述中，我们重点介绍了矢量光场与原子和一般物质的相互作用。这个充满活力的研究领域探索了光的全部潜力，对经典和量子应用都有明显的好处。
2020-07-22 physics.atom-ph physics.optics
Reconfigurable generation of high-power structured light via nonlinear beam shaping
Yale University（耶鲁大学）；Sci Lase；University of Twente（特温特大学）；MESA+ Institute for Nanotechnology（MESA+纳米技术研究所）；University of Bath（巴斯大学）
本文提出了一种基于非线性光束成形的高功率结构光生成方法，通过低功率种子光的全场控制，实现了从高功率多模光纤激光放大器中生成多种结构光束，如高斯光束、贝塞尔光束、矢量光束和轨道角动量光束，并展示了该方法在高功率下的实时可编程性和可扩展性。
2026-05-19 physics.optics
Gouy-phase-mediated propagation variations and revivals of transverse structure in vectorially structured light
研究具有传播不变横向结构的矢量结构光的物理特性及其潜在应用，对现代光学和光子学的许多领域都有着重要的意义。本文研究了傍轴光场的非本征矢量模，着重研究了其横向结构（包括空间结构和偏振结构）的传播变化和恢复。我们表明，背后的变化和复兴的横向结构的物理机制是与构成空间模式之间的模内阶段的演变。这种演化起源于分数古伊相位，或者更确切地说，是同一么正变换下不同阶空间模式之间的几何相位差。这一基本原理为塑造具有自定义传播-演化特性的矢量结构光提供了一般指导，并且还可以激发基于结构光的各种新应用。
2021-05-08 physics.optics
Enhanced fidelity in nonlinear structured light by virtual light-based apertures
本文提出利用一个光模式的结构作为另一个模式的虚拟光基光阑，在非线性晶体中通过光与光的对齐精确控制空间重叠，从而显著增强非线性结构光输出的保真度，该技术可推广至多种非线性过程并推动相关领域发展。
2025-01-30 physics.app-ph physics.optics
Structured light pulses and their Lorentz-invariant mass
作为相对论性物体，在真空中发现了结构光脉冲的洛伦兹不变质量和平均传播速度。我们解决了这种广为人知的场配置，如高斯，拉盖尔-高斯，贝塞尔-高斯，厄米-高斯，和艾里-高斯的边界问题。脉冲被采取具有有限持续时间的时间包络。我们发现，洛伦兹不变质量和平均传播速度显着依赖于脉冲的时空结构。我们发现，平均传播速度是独立的全能量的脉冲，是小于光速。
2019-04-11 physics.optics
Optimally Chiral Electromagnetic Fields: Helicity Density and Interaction of Structured Light with Nanoscale Matter
本文提出了适用于结构光的螺旋度最大化概念，得到了在给定场能量密度下螺旋度密度最大值的普遍关系式。我们进一步证明，使用结构光与最大化的螺旋密度消除了在确定纳米粒子的手性的能量和螺旋密度的具体知识的需要。螺旋度最大化概念将不对称因子在手性检测中的应用推广到任何手性结构光致发光纳米颗粒。
2018-09-11 physics.app-ph physics.optics
Generating free-space structured light with programmable integrated photonics
本文提出利用可编程集成光子处理器实现自由空间高阶结构光的无损、可重构生成与控制，切换速度达微秒级，为集成光子学与结构光应用融合开辟新途径。
2023-04-18 physics.optics
Structured light sheets
University of Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯大学）；University of Toronto（多伦多大学）
提出一种简单、精确的全解析方法生成平行于传播方向的结构光片，通过图像印记实验验证，相比冻结波阵列方法具有更高保真度和灵活性，适用于光学操控、显微和3D全息成像。
2026-06-16 physics.optics
Comment on `Simulating thick atmospheric turbulence in the lab with application to orbital angular momentum communication'
最近，Rodenburg等人（2014 New J.Phys.16 033020）提出了一种用于通过紧凑的实验室布置来模拟均匀分布的Kolmogorov谱湍流的长路径上的传播的方法，该紧凑的实验室布置使用两个仔细放置和控制的空间光调制器。我们表明，他们的模拟方法模仿的行为的平面波传播，而不是一般的波束波传播。因此，其轨道角动量（OAM）串扰结果准确地表示在通过湍流的水平路径传播中预期的行为的状态可能限于准直光束OAM模式，其直径足以使相干性引起的光束扩展可忽略不计。
2014-06-10 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
Unscrambling Structured Chirality with Structured Light at Nanoscale Using Photo-induced Force
我们介绍了一种显微镜技术，有利于预测的纳米尺度样品的手性的空间特征，通过利用光致光学力施加在非手性尖端附近的测试样本。尖端-样品交互系统由结构光照射以探测样品磁电极化率的横向和纵向（相对于光束传播方向）分量，作为其手性感觉的表现，即，手性我们具体证明，虽然圆偏振波是足够的，以检测样品的横向极化率分量，他们是无法探测的纵向分量。为了克服这一不足，我们提出了一个明智的工程组合的径向和方位角偏振光束，光学涡旋具有纯纵向电场和磁场分量沿其涡轴，分别，因此探测纵向手性。该技术可用于立体化学、生物医学、物理和材料科学以及药学等学科
2018-06-05 physics.optics
Pattern revivals from fractional Gouy phases in structured light
我们调查图案复兴在专门设计的光学结构，结合不同的横模。通常，所得到的图案在自由传播下不被保留，并且由于非同步的古伊相位而被变换。然而，有可能构建这样的结构，其中古伊相位在特定的分数值处同步，从而在相应的纵向位置处恢复初始图案。这种效果用径向结构化光斑来说明，其中光束能量可以被寻址到不同的位置，而不需要中间光学部件，这对于结构化光束的光通信和光学镊子是有用的。
2019-08-05 physics.optics
Creating Light-Made Waveguides with Structured Optical Beams in Nonlinear Kerr Media
针对结构化光在非线性光学领域研究不足的问题，构建了克尔非线性介质中自散焦情形下的Frozen-Wave型结构化光束以引导控制高斯光束，为光控光及全光光子学等领域开辟新方向。
2023-08-26 nlin.PS physics.optics
Optical trapping with structured light
光学捕获描述了光与物质之间的相互作用，通过动量转移来操纵微观物体。在用单个光束进行3D捕获的情况下，这被称为光镊。光镊是一种用于操纵小物体的强大且非侵入性的工具，在许多领域，包括物理学，生物学，软凝聚态物质等，都变得不可或缺。在早期，光学捕获通常与单个高斯光束一起使用。近年来，我们目睹了在光学捕获中使用具有定制相位、振幅和偏振的结构光束的快速进展。光束的轴上相位奇异性、传输不变性等特性为液体、空气和真空中的微操作研究提供了新的可能性。本文综述了近年来利用结构光进行光阱研究的进展。
2021-04-02 physics.optics
High-aspect-ratio silica meta-optics for high-intensity structured light
针对结构化光与高强度超快激光交叉领域缺乏稳健光学器件的问题，本文展示高纵横比二氧化硅超构光学器件，结合二氧化硅抗损伤性与超构表面调控能力，实现高强度下复杂光场操控，推动极端条件下结构化激光应用。
2025-02-10 physics.optics
Angular momentum conservation in counter-propagating vectorially structured light
众所周知，在自由空间中行波傍轴传播时，电自旋角动量和电轨道角动量是守恒的。在这里，我们研究的电和磁的角动量在对向传播的波和理论和实验表明，没有单独的组件是保守的，除非在特殊情况下。我们把这种不守恒归因于电场和磁场之间的自旋-自旋耦合和轨道-轨道耦合。这项工作概括了以前的研究结果的基础上行波，解释了明显的自旋轨道耦合在对向传播的傍轴光，并拓宽了我们的理解角动量守恒在任意结构光波。
2020-05-06 physics.optics
Machine learning meets Singular Optics II: Single-pixel Detection of Structured Light
本文提出利用一维空间散斑阵列和单像素探测器记录的时间散斑序列识别结构光，在仅使用二维数据1/n的情况下空间域准确率超94%，时间域超96%，并具备抗湍流和模式简并能力，为免对准低延迟光识别架构奠定基础。
2025-09-21 physics.optics
Direction-sensitive transverse velocity measurement by phase-modulated structured light beams
使用结构光束来检测垂直于光束传播轴移动的目标的速度，为移动物体的遥感开辟了新的途径。然而，确定运动的方向仍然是一个挑战，因为检测通常是通过干涉仪设置只提供频率偏移的绝对值。在这里，我们提出了一种新的方法来解决这个问题。它使用结构光束的横向平面中的相位的动态控制，使得可以推断颗粒的运动方向。这是通过记录结构光的横向相位适当移动时频移幅度的变化来完成的。我们证明了我们的方法与旋转的微粒子照明的拉盖尔-高斯光束的旋转相位围绕其传播轴。我们的方法，它只需要一个动态可配置的光束发生器，可以很容易地与其他类型的运动通过适当的工程和动态调制的光束的相位。
2014-04-22 physics.optics
