Non-symmetrical vortex beam shaping in VECSEL laser arrays
提出一种在简并垂直外腔面发射激光器中生成非对称涡旋光束的新方法，通过二元振幅掩模控制激光阵列间的复耦合与相移，并推广了Henry因子公式以覆盖复耦合情况。
2024-09-27 physics.optics
Square-shaping of sturdy optical vortex droplets in quasi-phase-matched photonic crystals
Foshan University（佛山大学）；Guangdong-Hong Kong-Macao Joint Laboratory for Intelligent Micro-Nano Optoelectronic Technology, Foshan University（佛山大学广东港澳智能微纳光电技术联合实验室）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Instituto de Alta Investigación, Universidad de Tarapacá（塔拉帕卡大学高等研究所）
本文提出在准相位匹配光子晶体中，利用竞争非线性和方形几何约束，实现方形涡旋液滴的稳定形成，揭示涡旋稳健性不依赖圆对称的普适性。
2026-09-15 physics.optics
Power-dependent shaping of vortex solitons in optical lattices with spatially modulated nonlinear refractive index
我们研究了具有线性和非线性折射率调制特性的光晶格支持的涡旋孤子。我们发现，当调制是异相的两种效应之间的竞争导致显着的形状变化的孤子，深刻地影响他们的性质和稳定性。发现非线性折射率调制对离场孤子的最大功率施加限制，所述离场孤子仅在低于最大非线性调制深度时才稳定。
2008-08-25 nlin.PS physics.optics
Generalized Perfect Optical Vortex along Arbitrary Trajectories
理想光学涡旋光束是一种具有固定半径且与其拓扑荷无关的无限长薄环的涡旋光束。本文提出了在圆和椭圆的规则形状之外的任意曲线上的广义理想光学涡旋的概念。广义理想光学涡旋也具有与POVs相似的性质，例如仅沿无限细曲线定义，并且具有与尺度无关的拓扑荷。值得注意的是，它们分别沿着圆和椭圆自然退化为POV和椭圆POV。我们还通过数字微镜器件（DMD）实验产生了广义理想光涡旋，并通过干涉测量了其相位分布，与模拟结果吻合较好。此外，我们推导出一个适当的修正公式，以产生沿预定曲线具有均匀强度分布的广义完美光学涡旋。广义理想光涡旋在光镊和通信等领域有着潜在的应用前景。
2020-07-28 physics.optics
How Perfect are Perfect Vortex Beams?
理想涡旋光束是一种与其所携带的轨道角动量无关的光场。迄今为止，这些模式的最佳实验近似是通过贝塞尔-高斯光束通过傅里叶透镜获得的。然而，这些准PV的OAM依赖宽度并不精确，并且通常被低估。我们在这里解决这个问题，通过推导和实验确认准PV的二阶矩宽度的显式解析表达式。我们发现，在最好的情况下，宽度比例$\sqrt{\ell}$，最“经常”的涡流模式相同，虽然有一个小得多的比例常数。我们的工作将是感兴趣的大社区谁寻求使用这种结构光领域的各种应用，包括光学捕获，镊子和通信。
2019-08-12 physics.optics
Generation of perfect vortex and vector beams based on Pancharatnam-Berry phase elements
理想涡旋光束是具有固定环形光强的轨道角动量（OAM）光束，它比传统的拉盖尔-高斯光束提供了更好的OAM源。然而，获得理想涡旋光束的普通方案通常体积庞大且不稳定。我们在这里展示了一种新的生成方案，通过设计平面Pancharatnam-Berry（PB）相元素，以取代所有需要的元素。与传统的基于反射或折射元件的方法不同，PB相位元件可以大大减小系统的体积。此外，PB相元方案易于发展，以产生理想的矢量光束。因此，我们的方案可以为集成光通信和微操作系统提供突出的涡旋和矢量源。
2017-02-03 physics.optics
Common-path generation of stable cylindrical perfect vector vortex beams with arbitrary order
本文提出并论证了一种高效、灵活的产生稳定的径向偏振和方位偏振的理想涡旋光束以及所有高阶柱面矢量涡旋光束的方法。该方法是实现任意整数拓扑荷的两束正交圆偏振涡旋光束叠加的最简便方法。通过简单地控制输入完美涡旋光束在相敏空间光调制器（SLM）上的垂直偏振分量和水平偏振分量之间的相对振幅和相位，并采用共路干涉法，制备了任意阶的庞加莱光束。绘制了SLM上相位函数的相对相位与灰度的校准曲线，以便于使用预先计算的灰度颜色图来确定所需的相位偏移。产生的光束偏振态均匀分布在整个光束横截面上。在投影线偏振态下的两光束的干涉图样也给出了通过控制花瓣的数量和取向的圆柱对称花瓣光束。
2019-07-19 physics.optics
Quasi-perfect vector vortex beam multiplexing using an LCoS
本文提出了一种利用硅基纯相位液晶显示器产生多个独立的准完美矢量涡旋光束的方法，这些涡旋光束具有可实时编程的半径、拓扑电荷、偏振阶数和三维位置。我们实现了多达7个独立光束的同时产生，拓扑电荷从-3至3，并发现模拟和测量的相位和偏振结构之间的巨大协议。此外，我们使用相同的方案来增强单个光束的焦深，从而产生在传播过程中保持其特性的“管”光束。
2022-06-13 physics.optics
Generation of perfect vortex of variable size and its effect in angular spectrum of the down-converted photons
理想涡旋光束是一类新的涡旋光束，其环半径与其拓扑荷（阶数）无关。产生这种光束的最简单的技术之一是贝塞尔-高斯光束的傅里叶变换。这种涡旋的环半径的变化需要不同焦距的傅立叶透镜和/或复杂的成像设置。本文报道了一种利用凸透镜和轴棱锥产生任意环半径的完美涡旋的新实验方案。作为原理的证明，使用焦距f= 200 mm的透镜，我们简单地通过调节透镜和轴棱锥之间的间隔来改变涡旋光束的半径在0.3-1.18mm之间。这也是一个简单的方案，以方便地测量锥角。利用这种涡旋，我们研究了自发参量下转换（SPDC）过程中具有轨道角动量（OAM）的光子的非共线相互作用，发现SPDC光子的角谱与泵浦光子的OAM无关，而取决于泵浦光的空间分布。在非线性晶体中存在空间走离效应时，SPDC光子具有不对称的角谱，随着涡旋半径的增大，不对称性减小。
2016-01-13 physics.optics
Quantitative orbital angular momentum measurement of perfect vortex beams
完美（光学）涡旋（PV）具有将轨道角动量（OAM）编码到定义明确的环形环内的场上的能力。虽然这使得近场径向分布独立于OAM，但是远场径向分布仍然与OAM成比例，形成贝塞尔结构。其结果是，通过模态分解定量测量PV被认为是不可行的。在这里，我们表明，一个PV的OAM含量可以定量测量，包括一个完美的漩涡内的OAM的叠加。我们概述了理论，并确认它通过实验写入空间光调制器的全息图，突出的OAM内容的准确分解所需的照顾。我们的工作将是感兴趣的大社区谁寻求使用这种结构光领域的各种应用，包括光学捕获和镊子，光通信。
2019-02-12 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
Experimental 11-dimensional secret sharing with Perfect Vortex beams
秘密共享是在两个以上的人之间安全地共享信息的艺术，其重建需要一定数量的各方的合作。利用多粒子纠缠的基于纠缠的秘密共享方案受到其可扩展性的限制。最近，一种高维单光子秘密共享协议被提出，它在可扩展性方面具有令人瞩目的优势。然而，该协议的实验实现仍然难以捉摸。在这里，利用高维希尔伯特空间的轨道角动量和使用完美涡旋光束作为其载体，我们提出了一个高维单光子量子秘密共享方案的原理证明的实现。我们实验性地实现了这个计划的10个参与者在$d=11$维度，并显示它可以很容易地扩展到更高的维度和任何数量的参与者。
2019-08-30 physics.optics
Shaping the topology of light with a moving Rabi-oscillating vortex
量子涡旋是光学、玻色-爱因斯坦凝聚体、超流体和超导体中经典涡旋的类似物，它们提供旋转和轨道角动量的基本模式。虽然它们在非线性流体中介导重要的对相互作用和相变，但它们的线性动力学对于复杂光的成形以及多组分系统中的拓扑实体（例如全布洛赫光束）是有用的。在这里，设置一个量子涡旋到一个开放的耗散流体的微腔极化激元的定向运动，我们观察到的自分裂的包，导致其质心的抖动运动，而涡核进行超快螺旋沿发散和收敛的圆圈，在亚皮秒进动的方式。这种奇异的动力学是伴随着涡旋-反涡旋对的创建和湮灭，以及周期性变化的拓扑电荷。螺旋和分支机制代表了基础布洛赫赝自旋空间的直接表现，其映射被证明是旋转和分裂本身。它的重塑是由于三个同时驱动器沿不同方向的动量和复频率，通过差分群速度，拉比频率和耗散率，这是自然资产耦合场，如极化激元。这种状态显示出带有振荡角动量的线性动量，证实了多组分和开放量子流体的丰富性及其实现光的复杂和动态拓扑纹理的内在潜力。
2021-11-28 cond-mat.quant-gas physics.optics
Interference of high-order perfect optical vortex beams
本文通过数值模拟研究高阶完美光学涡旋光束的干涉，发现其分裂条件与拓扑荷无关，且比拉盖尔-高斯光束分裂更慢，为光操控和通信提供新见解。
2024-04-21 physics.optics
Intense X-ray Vortices Generation via Wavefront Shaping in high-gain Free-Electron Lasers
提出一种在高增益自由电子激光器中通过调整波前倾斜产生强X射线涡旋光束的简单方法，无波长限制，可放大至饱和。
2025-05-04 physics.acc-ph 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
Customizable Laguerre-Gaussian Perfect Vortex Beams
在20世纪90年代，人们认识到涡旋光束（VBs），具有光学涡旋的傍轴光束，携带轨道角动量（OAM），已经受益于从光学操纵到高维经典和量子信息通信的应用。常见VB的横向轮廓，例如，拉盖尔-高斯光束和高阶贝塞尔光束都是空心圆环，其半径不可避免地随着OAM的增大而增大。VB的固有的不完美特性，即半径总是与OAM正相关，限制了VB在许多场景中的应用，如光纤数据传输，空间OAM模式（解）复用通信和粒子操纵，这些场景要求VB具有与不同OAM相同的尺度，甚至是大OAM的小涡环。在这里，我们推导出一个理论的基础上，最广泛使用的拉盖尔-高斯光束产生一个全新的类型的VB与OAM无关的半径，远离常见的非完美约束，称为拉盖尔-高斯完美涡旋光束（LGPVB）。LGPVBs具有拉盖尔-高斯光束的自相似特性，但在受到扰动后可以自愈，并且在传输过程中始终保持“完美”。我们的傅立叶空间设计不仅允许我们随意塑造LGPVB的传播强度，而且还赋予LGPVB在任意自加速的同时仍然完美传播，自相似和自我修复的迷人潜力。这种可定制的自愈LGPVB，其属性反映了我们对VB的最大期望，为广泛领域的常见VB应用场景提供了更好的替代方案。
2022-09-05 physics.optics
Perfect spatiotemporal optical vortex driven high harmonic generation
本文理论研究了完美时空光涡旋驱动的高次谐波产生，证明横向轨道角动量守恒，并利用近场瓣状结构及远场发散特性，为在极紫外波段产生高拓扑荷贝塞尔-高斯时空涡旋光束提供了新途径。
2025-09-08 physics.optics
Generating a perfect quantum optical vortex
本文介绍了一种新的量子态--理想量子光学涡旋态，它在正交空间中沿环具有高度局域化的分布。我们使用维格纳函数和负体积来研究它的非经典性质。这样的量子态可以成为量子信息处理和通信的有用资源。
2016-03-21 physics.optics quant-ph
High-Order Harmonic Generation Driven by Perfect Optical Vortex Beams: Exploring the Orbital Angular Momentum Upscaling Law
本文研究完美光学涡旋光束驱动气相高次谐波产生，验证了谐波发散角相似性和拓扑荷升阶规律，证明其在需要大拓扑荷小核心尺寸时优于拉盖尔-高斯光束，为产生明亮结构化极紫外相干辐射源提供新途径。
2024-09-29 physics.optics
Versatile Non-diffracting Perfect Vortex Beams
涡旋光束在轨道角动量作用下，拉盖尔-高斯光束的存在严重阻碍了虚拟光束从光学操纵到高维量子信息通信的广泛应用，这就要求虚拟光束具有相同的横向尺度和发散度，甚至要求大的光学振幅调制具有小的涡旋环。另一方面，能够克服衍射而不发散的无衍射光束在包括原子光学和医学成像在内的许多应用中是非常令人回味的，并且确实很有吸引力。在这里，我们提出了一个全新的类型的VB具有OAM独立的半径，同时保持无发散的传播不变，以及自我修复的性质，命名为无衍射完美涡旋光束（NDPVB）的理论和实验证明。我们设计了一个基于傅立叶空间分析的多功能工具包，可以任意多维定制NDPVBs，使其具有传播强度和相位可控性，并具有自加速，自相似和自旋转等有趣的可定制行为。这超越了将横向平面定制为结构化光束中的更高维传播特性。对内部流动的深入理解揭示并证实了NDPVBs的多维定制是通过诱导相应的多维内部流动来控制的，有助于我们理解我们的传播特性设计方案如何操纵内部流动，揭示结构光束的结构形成和行为转变的本质。
2022-09-01 physics.optics
Optical Rankine Vortex
利用经典光学和物理光学方法研究了部分相干光涡旋的朗肯涡旋特性。与完全相干涡旋模式不同，环流不是量子化的。由于复合旋涡场的波动特性，预测了过量环量。基于这些发现，我们提出了一种涡旋恒星干涉仪。
2007-06-30 physics.optics
Quasi-perfect spatiotemporal optical vortex with suppressed mode degradation
本文提出利用锥形相位产生模式退化受抑制的准完美时空光学涡旋，保持大拓扑荷下的环形轮廓并抵抗群延迟色散。
2025-02-17 physics.optics
A generalized perfect vortex beam with controllable impulse ring profile
完美光学涡旋（POVs）为解决经典光学涡旋对所携带拓扑荷的强烈依赖性所带来的困境提供了一种可能的解决方案。本文提出并论证了一类脉冲环轮廓可控的广义POVs。特别地，提出了一种两侧各有两个亮环的“绝对”暗粒子光学薄膜，它沿暗脉冲环提供了一个理想的环形势阱，可以稳定地捕获低折射率粒子、细胞或量子气体等。以及具有可控脉冲环轮廓的POVs。这项工作开辟了新的可能性，任意重塑脉冲环轮廓完美的漩涡，这种类型的新型POVs将丰富的功能的光学涡旋，它应该是高度的兴趣，其潜在的应用在光学操纵，量子和经典的光通信，增强光学成像，以及新颖的结构泵浦激光器等。
2019-10-17 physics.optics
Phase memory for optical vortex beams
涡旋光束由于其在光通信、粒子捕获等领域的广泛应用而受到人们的广泛关注。通过引入理想涡旋光束的概念，解决了涡旋光束的相位结构与物理尺寸之间的依赖关系。这些结构化光束通过不同水平的干扰的传播对于它们的使用是至关重要的。首次定量研究了理想涡旋光束与局域随机介质相互作用后的退化。我们开发了一个分析模型，描述了空间相关长度和扰动的相位方差如何影响涡旋光束的相位分布。这允许确定光束保持其初始涡度的记忆的随机性的制度。系统的数值模拟和控制实验表明，这种记忆效应的程度与不同的涡指数梁。
2021-08-19 physics.optics
Transmission of optical communication signals through ring core fiber using perfect vortex beams
本文实验研究了完美涡旋光束和 Laguerre-Gaussian 光束在环芯光纤中的生成与传输特性，发现完美涡旋光束能减小环半径变化并耦合更高光功率，从而降低通信链路功率要求，为高维量子通信奠定基础。
2023-09-13 physics.optics quant-ph
The transverse shift of a high order paraxial vortex-beam induced by a homogeneous anisotropic medium
研究了倾斜高阶傍轴涡旋光束通过单轴晶体均匀各向异性介质的传输。我们发现，具有l阶光学涡旋的初始圆偏振光束分裂成具有复杂涡旋结构的寻常光束和非常光束。经过一系列的位错反应后，涡旋聚集在部分光束的轴上，初始圆偏振形成l阶光学涡旋。然而，只有l-1个涡旋聚集在具有正交圆偏振的部分光束的轴上。一个光涡旋沿垂直于光束倾斜面的方向移动。这种涡旋位移引起部分光束的横向位移。实际上，我们处理的是单轴、均匀各向异性介质中的光束四阶矩。前两个光束是初始倾斜光束分裂为普通光束和非常光束的结果。
2008-12-22 physics.optics
Phase gradient protection of stored spatially multimode perfect optical vortex beams in a diffused rubidium vapor
在热汽泡中，利用电磁感应透明（EIT）技术对完美光涡旋（EIT）和空间多模完美光涡旋（MPOV）光束进行了光存储实验研究。特别是，我们研究的作用，相位梯度和相位奇点在减少模糊的检索图像由于原子扩散。列举了三种表现来说明这种效果。首先，环宽度展宽的抑制是更突出的具有较大的轨道角动量（OAM）的POV。第二，反演的双环MPOV光束轮廓呈现出规则的暗奇异性分布，这与它们的涡旋电荷差有关。第三，通过设计具有相同OAM数但相邻环之间的$π$偏移相位的多环MPOV之间的线相位奇异性，显著提高了三环MPOV的存储性能。我们对MPOV存储的实验演示为通过空间复用增加量子存储器中的数据容量以及复杂光学涡旋阵列的生成和操纵提供了新的机会。
2021-09-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Correlations in scattered perfect optical vortices
本文研究了理想涡旋光束散射产生的散斑图中的相关性，并利用它们产生了一类新的相干函数，即贝塞尔相干函数。高阶（零）阶贝塞尔相干函数已实现的交叉（自）相关的散斑图案之间的散射的完美的涡旋光束的不同的订单。我们还研究了所产生的贝塞尔相干函数的传播，并表征了它们的发散相对于其第一环的半径为不同的阶数m=0- 4。我们观察到，发散度随相干函数的阶数线性变化。给出了散斑图自相关函数和互关联函数的精确解析表达式。我们的实验结果与分析结果吻合得很好。
2020-02-04 physics.optics
Phase-probability shaping for speckle-free holographic lithography
光学全息术自1948年发明以来得到了迅速的发展，但由于难以消除不规则复场叠加中的本征涨落，使得伴随的强度随机分布的散斑至今仍难以消除。尽管空间，时间和光谱平均的散斑减少，这是极具挑战性的重建高均匀性，边缘清晰和形状无限的图像通过全息。在这里，我们预测，全息散斑可以通过缩小编码相位的概率密度分布，使光学叠加均匀化。在这种物理洞察力的指导下，开发了一种机器学习辅助的概率成形（MAPS）方法来抑制计算机生成全息图（CGH）中的强度波动，从而使实验重建具有超低散斑对比度（C=0.08）和创纪录的高边缘锐度（~1000 mm-1）的不规则图像。它打破了展示高端CGH光刻的最终障碍，从而使我们能够成功地图案化任意形状和边缘尖锐的结构，如涡旋光栅和二维随机条形码。
2022-11-18 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
Precise pulse shaping for quantum control of strong optical transitions
量子控制技术的发展已经实现了对核自旋和原子超精细基态的近乎完美的单量子比特控制。相比之下，强光学跃迁的量子控制，即使是自由原子，也远非完美。这种量子控制的发展似乎受到可用激光技术的阻碍，该激光技术用于生成具有亚太赫兹编程带宽的隔离的亚纳秒光波形。在这里，我们提出了一个简单而强大的方法所需的脉冲整形，精确堆叠多个延迟皮秒脉冲的基础上。我们的证明的主要演示导致任意形状的光波形与30 GHz的带宽和$100~$ ps的持续时间。我们通过将脉冲与激光冷却的原子连接，从而产生“超分辨”光谱信号，来确认波形的稳定性。这种脉冲整形方法在量子光学、快速激光冷却和锁模激光原子干涉测量中有着广阔的应用前景。
2020-04-11 physics.atom-ph physics.optics
Zernike Mode Sorting with Vortex Phase Filters: Perfect Coronagraphs and Ideal Wavefront Sensors
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Arizona（亚利桑那大学电气与计算机工程系）
本文提出一种基于涡旋相位滤波器的泽尼克模式排序架构，可实现无损无串扰的波前传感与日冕仪，达到量子灵敏度极限，助力系外行星高对比度成像。
2025-10-24 astro-ph.IM physics.optics
The mutual transformations of fractional-order and integer-order optical vortices
我们认为光学中的奇异光束问题是物理学中，特别是流体力学和量子力学中具有分数拓扑荷的涡旋态的相互作用、成形和变换的一般问题的一部分。从分数阶涡旋态表示为无穷多个具有不同能量分布的整数阶涡旋的叠加出发，（涡旋谱）我们表明分数涡旋光束的平滑波前可以衰减成整数阶涡旋的非对称阵列，反之亦然，光学涡旋阵列可以聚集在一起，形成在自由空间中传播时具有螺旋形相位分布的平滑波前。我们发现，一个简单的叠加的分数阶涡旋光束的有限数量，使我们能够形成对称的奇异光束与所需的拓扑电荷的整数阶涡旋。
2017-08-05 physics.optics
Long-range optical pulling force device based on vortex beams and transformation optics
本文提出了一种利用涡旋光束和基于变换光学原理设计的装置通过保角变换产生远距离光拉力的方法。该装置的工作原理是将输入的理想涡旋光束转换成几乎非傍轴的平面波，并通过最大化光束的前向动量来产生拉力。对该器件进行了三维全波分析，并采用麦克斯韦应力张量法计算了光学力。模拟结果与理论计算结果吻合良好。
2019-01-11 physics.optics
In-situ integrated nonlocal Huygens metasurfaces enable robust vortex beams from multimode fibers
Zhejiang Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization, Department of Electronic Science and Engineering, School of Engineering, Westlake University（西湖大学工程学院电子科学与工程系三维微纳加工与表征浙江省重点实验室）；Westlake Center for Micro/Nano Fabrication, Westlake University（西湖大学微纳加工中心）；Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学）
该研究将硅非局域惠更斯超表面原位集成到多模光纤端面，无需预补偿即可将散斑图案转为涡旋光束，提升了抗光纤扰动的鲁棒性，为多模光纤结构光应用提供了紧凑平台。
2026-08-11 physics.app-ph physics.optics
Optical Vortex Ladder via Sisyphus Pumping of Pseudospin
针对任意轨道角动量光学涡旋的可控生成难题，提出基于光子石墨烯赝自旋西西弗斯泵浦的光学涡旋阶梯概念，可无衍射可调谐生成任意阶涡旋，为拓扑奇点的光束调控应用开辟新路径。
2024-04-17 physics.optics
Beam-Shaping PEC Mirror Phase Corrector Design
完美电导体（PEC）镜相位校正器在亚太赫兹高功率回旋管准光（QO）模式转换器（发射器）的光束整形镜系统设计中发挥着重要作用。本文提出了几何光学法和相位梯度法两种设计光电转换镜相位校正器的方法。讨论了这两种方法的优缺点。提出了一种有效的相位梯度法算法。
2020-07-01 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Enhancement of spin-orbit interaction and nearly perfect spin-conversion by 1D photonic crystal with the anisotropic defect layer
本文研究含各向异性缺陷层的一维光子晶体中的自旋轨道相互作用，发现涡旋产生效率接近50%、任意入射角下自旋霍尔位移增强，以及正常与异常模式自旋转换效率接近100%。
2024-02-24 physics.optics
Turbulence Impacted Wavefront Corrections Using Beam Modulation Technique
本文提出一种利用涡旋相位板与伪随机相位板的光束整形技术，通过实验测量不同拓扑荷LG光束的闪烁指数，以抑制Kolmogorov型湍流影响并实现波前校正。
2025-10-25 physics.optics
Generation of composite vortex beams by independent Spatial Light Modulator pixel addressing
合成光束是一种叠加的结果，是研究轨道角动量及其效应的一种很有前途的方法。由于空间光调制器（SLM）的广泛应用，它们具有吸引力且易于获得。本文提出了一种生成高对称性复合涡图的简单方法。我们的方法简单，灵活，并提供完美的对齐光束，对机械振动不敏感。该方法基于在要叠加的相位图案之间分割SLM单元的能力。这种方法允许控制这些结构之间的强度关系，使它们能够旋转，并且能够叠加两个以上的这种结构。在本文中，我们研究它的能力，产生叠加的两个光学涡旋的理论和实验结果。
2019-09-26 physics.optics
High-fidelity holographic beam shaping with optimal transport and phase diversity
Stanford University（斯坦福大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文提出利用最优传输和相位多样性技术实现高保真光束成形，提升SLM相位计算的准确性和效率。
2026-01-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Accurate and Noise-Robust Wavefront Reconstruction with an Optical Vortex Wavefront Sensor
本文提出在Shack-Hartmann波前传感器子孔径中引入光学涡旋，通过专用跟踪算法在宽信噪比范围内降低残余相位方差，实现精确抗噪的波前重建，无需根本性重新设计。
2025-10-09 physics.optics
Phyllotaxis-inspired Nanosieves with Multiplexed Orbital Angular Momentum
纳米光子平台，如超颖表面，实现任意的相位分布内的厚度，出现小型化，超紧凑和万花筒光学涡旋发生器。然而，通常需要分割或交错独立的子阵列超颖表面以在单个纳米器件中复用光学涡旋，这又影响了器件的紧凑性和通道容量。在这里，在松果和向日葵的叶序图案的启发，我们从理论上证明和实验报告，多个光学漩涡可以产生在一个单一的紧凑的叶序纳米筛，无论是在自由空间和芯片上，其中一个元原子可能有助于许多漩涡同时。利用超快时间分辨光电子显微镜研究了多个等离子体涡旋之间的干涉波前的时间分辨动力学。我们的自然启发光学涡旋发生器将促进各种涡旋相关的光学应用，包括结构化波前整形，自由空间和等离子体涡旋，以及高容量信息元光子学。
2021-09-05 physics.optics
Perfect Spatiotemporal Optical Vortices
针对时空光学涡旋空间时间维度受拓扑荷限制的问题，提出完美时空光学涡旋，其直径与拓扑荷无关，并实现涡旋晶格的灵活操控。
2025-01-20 physics.optics
Birth and evolution of an optical vortex
当一个相位奇点突然印在普通高斯光束的轴上时，光学涡旋出现并开始径向增长，通过衍射效应。这种径向增长和随后的光学涡旋在聚焦或成像下的演化可以在最近引入的圆光束理论中得到很好的描述，该理论推广了超几何高斯光束，并遵循新型的ABCD规则。在这里，我们实验研究这些涡旋传播现象和测试的有效性，圆形光束理论。此外，我们分析了新产生的光学涡旋和在像平面中获得的涡旋之间的径向结构的差异，其中完美的成像将导致涡旋核的完全闭合。
2017-02-10 physics.optics quant-ph
Shaping electron beams for the generation of innovative measurements in the (S)TEM
在TEM中，一个典型的目标是在样品平面上制作一个小的电子探针，以便在扫描透射电子显微镜中获得高的空间分辨率。为了做到这一点，电子波的相位被校正为类似于补偿磁透镜中的像差的球面波。在这篇文章中，我们讨论了以一种特定的方式改变电子波的相位的优点，以获得从根本上不同的电子探针，从而在（S）TEM中开辟新的应用。我们专注于电子涡旋态作为一个特定的家庭波的方位角相位签名，并讨论其性质，生产和应用。这里提出的概念是相当普遍的，并且还可以以类似的方式获得不同类别的探针，这表明电子探针可以被调谐以优化特定的测量或相互作用。
2014-03-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dielectric cross-shaped resonator based metasurface for vortex beam generation in Mid-IR and THz wavelengths
超表面是包括亚波长间隔和亚波长尺寸的谐振器的二维（2D）阵列的工程化薄表面。超表面可以局部地操纵光的振幅、相位和偏振，具有高空间分辨率。在这项研究中，我们报告了专门为红外（IR）和太赫兹（THz）波长制造的涡旋光束生成超颖表面的数值和实验结果。所设计的超颖表面由具有空间变化长度的介电十字形谐振器的2D阵列组成，从而向入射光提供期望的空间变化相移。超颖表面被发现是不敏感的入射光的偏振。使用严格的时域有限差分（FDTD）分析计算的交叉谐振器的尺寸。利用两个工作在8.8~$μ$ m（IR）和0.78~THz（THz）的涡旋产生光学元件，通过对元谐振腔进行物理定标，实现了光谱可伸缩性。使用配备焦平面阵列（FPA）探测器的FTIR成像显微镜对在中红外光谱范围内产生的涡旋光束进行成像。该设计可用于有效的波前整形以及中红外光谱范围内的各种光学成像应用，其中需要偏振不敏感性。
2019-06-25 physics.app-ph physics.optics
Phase-conjugation of the isolated optical vortex using a flat surfaces
提出了一种利用非全息技术获得孤立光涡旋相位共轭螺旋干涉图样的稳健方法。结果表明，由于光子的动量$\vec p \approx \hbar \vec k$相对于光子的轨道角动量投影$L_z$的转动，可以通过偶数次反射实现线偏振态下涡旋的完美波前反转。可能的实验实现基于共焦光学$loop$腔内的类似$catseye-prism$的反射。另一种方案包含嵌入在光学$loop$中的Dove棱镜，其具有来自反射镜的奇数次反射。这种$confocal$干涉技术可应用于光镊、原子阱、Sagnac激光环和超材料的制备。
2014-08-14 nlin.PS physics.optics
Longitudinal field controls vector vortex beams in anisotropic epsilon-near-zero metamaterials
本研究提出利用极端各向异性epsilon-near-zero超材料操控带纵向场的矢量涡旋光束的方法，可调控模式、滤除衍射并定制偏振分布，为多领域光学应用开辟新方向。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall 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
