Improved mathematical models of structured-light modulation analysis technique for contaminant and defect detection
光学元件的表面质量检测在光学和电子工业中至关重要。结构光调制分析技术（SMAT）是近年来提出的一种用于镜面和透明物体表面污染和缺陷检测的新方法，该方法在消除环境光方面具有良好的效果。根据光度学原理和污染物和缺陷的光学特性，分析并建立了SMAT的机理和数学模型。然而，在实际检测过程中，仍有一些现象成为难题，无法得到很好的解释。为了更好地分析实际情况下的现象，本文基于污染物和缺陷的表面形貌建立了改进的SMAT数学模型。这些数学模型可以作为分析不同系统中各种污染物和缺陷的工具，并为后续工作提供有效的指导。对干涉条纹的调制和光通量进行了仿真和实验，验证了数学模型的正确性。此外，利用正弦方向相互垂直的条纹图，将两幅调制图像进行融合，解决了调制响应差异导致的信息获取不完整问题。
2020-05-07 eess.IV physics.optics
Resonant states of structured photonic time crystals
University of Graz（格拉茨大学）；NAWI Graz（NAWI格拉茨）；Riga Technical University（里加技术大学）；Vienna University of Technology (TU Wien)（维也纳工业大学（维也纳科技大学））；Cardiff University（卡迪夫大学）
针对有限尺寸光子时间晶体，发展了任意几何结构的共振态理论，揭示了弱调制下本征频率的二次依赖、无穷阶梯模式以及参数放大的共振机制，并应用于布拉格微腔设计。
2025-06-02 physics.optics
Transverse Modulation of Continuous Electron Beams by a Structured Optical Cavity
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）
提出基于近共心法布里-珀罗谐振腔内驻波与电子束的质动力相互作用的相位板，补偿电子透镜的三阶球差，实现亚埃级聚焦。
2026-11-13 physics.optics
Super-resolution microscopy via ptychographic structured modulation of a diffuser
我们报告了一种新的相干成像技术，称为重叠关联结构调制（PSM），定量超分辨率显微镜。在该技术中，我们放置薄漫射器（即，散射透镜）以调制来自物体的复杂光波。因此，可以将以其他方式不可访问的高分辨率对象信息编码到所捕获的图像中。然后，我们采用重叠关联相位恢复过程，以联合恢复复杂物体的出射波前和未知的漫射体轮廓。与基于照明的超分辨率方法不同，我们的方法恢复的图像取决于复杂波前如何离开样品-而不是进入样品。因此，在重建过程中，样品厚度变得无关紧要。恢复后的超分辨复波前可以传播到光轴上的任意位置。我们验证我们的方法，使用分辨率目标，定量相位目标，两层样品，和厚PDMS样品。我们证明了超过衍射极限的4.5倍的分辨率增益。我们还表明，一个4倍的分辨率增益可以实现少至30张图像。报道的方法可以提供一个定量的超分辨率相干光，X射线和电子成像的策略。
2019-06-06 eess.IV physics.optics
Azimuthal modulation of electromagnetically induced transparency using structured light
最近提出了一种通过测量涡旋光束通过具有$Λ$型组态{[}N]能级的冷铷原子云的透射率来检测结构光的方案。Radwell等人，物理修订信函114，123603（2015）{]}。这使得能够观察空间依赖的电磁感应透明（EIT）区域。在这里，我们提出了另一种方案的检测结构光通过测量一个弱的非涡旋探测光束在一个高度共振的五能级组合三脚架和$Λ$（CTL）原子光耦合装置的吸收轮廓。结果表明，由于CTL方案的闭环结构，探测光束的吸收依赖于控制涡旋光束的方位角和轨道角动量。在简单的$Λ$或三脚架方案中缺少该特征，因为在这种原子-光耦合中没有环路。通过测量在不同结构控制光配置下探测场的吸收，可以识别不同的空间结构透明区域。
2019-03-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Compound plasmonic vortex generation based on spiral nanoslits
鉴于结构光场和等离子体涡旋的广泛应用，本文提出了复合等离子体涡旋的概念，并设计了几种结构等离子体涡旋发生器。这种结构化等离子体涡旋发生器由多个螺旋纳米缝组成，可以产生两个或多个同心等离子体涡旋。与拉盖尔-高斯光束不同，等离子体涡旋在不同区域的拓扑荷不同。理论分析为径向结构等离子体涡流发生器的设计奠定了基础，数值模拟验证了设计原理的有效性。通过对旋涡场干涉的讨论，确定了结构涡的产生条件。本文的工作为利用螺旋纳米缝产生新型等离子体涡旋提供了一种设计方法，这种先进的径向结构等离子体涡旋有助于拓宽旋涡场的应用领域。
2020-12-06 physics.optics
Laguerre-Gaussian modes become elegant after an azimuthal phase modulation
本文研究了纯相位涡旋调制对 Laguerre-Gaussian 光束的影响，发现调制后的光束实际上具有 elegant Laguerre-Gaussian 模式的角谱，从而可映射回 LG 型模式，并赋予光束新的 OAM 和径向量子数。
2024-11-12 physics.optics
Engineering wavefronts with machine learned structured polarization
本文提出用空间偏振调制控制波前与振幅分布，结合扩展 Gerchberg-Saxton 算法和机器学习优化设计偏振掩模，并实验验证其可简化系统。
2025-02-18 physics.optics
Angular acceleration with radial dependence of twisted light
虽然光子在自由空间中以恒定速度沿直线行进，但是结构光的强度分布可以针对任何自由度的加速而定制。在这里，我们提出了一个简单的方法来控制光的角加速度。使用拉盖尔-高斯模式作为我们的扭曲光束携带轨道角动量，我们表明，相反的旋向性的叠加导致径向依赖的角加速度，因为它们通过一个焦点（腰平面）。由于轨道角动量守恒，我们发现，传播动力学是复杂的，尽管自由空间介质：外部部分的光束（环）旋转方向相反的内部部分（花瓣），而外部加速，所以内部减速。我们从理论上概述了这些概念，并从实验上证实了它们。这种奇异的结构光束由于其许多应用而成为热门话题，例如，光学陷阱和镊子，计量学和光学基础研究。
2016-12-15 physics.optics
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
Experimental generation of optimally chiral azimuthally-radially polarized beams
本文实验生成了最优手性方位角-径向偏振光束，通过单个光束参数精细调控手性密度，验证了理论预测，并展示了其在纳米尺度手性粒子传感、操控及对映体分离检测中的应用前景。
2025-02-11 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
Volumetric Processing of Structured Light Integrated in Glass
Tampere University（坦佩雷大学）；Quantum Technology Laboratories GmbH（量子技术实验室有限公司）
本文提出了一种基于玻璃体积分算的结构光处理方法，通过激光直写在石英玻璃中实现紧凑型多平面光转换，实现了对矢量光结构的全空间控制，并展示了其在多模多路径光学网络中的应用潜力。
2026-04-20 physics.optics quant-ph
Hundred-thousand light holes push nanoscopy to go parallel
Chmyrov等人最近的工作（Nature Methods 2013）为当前主要的超分辨率显微镜技术提供了一个顶峰。在光学超分辨率显微镜中，通常采用两种途径：靶向照明调制或随机单分子定位。非相干交叉站立显微镜在生成图案中利用了结构化照明的概念，以生成与STED一样的有效的100，000个“甜甜圈”;并且使用光可切换染料来降低调制强度的要求。它结合了所有这些主要超分辨率技术的关键要素。
2014-06-05 physics.optics
Super-critical phasematching for photon pair generation in structured light modes
提出了一种通过自发参量下转换直接产生径向和方位向偏振光子对的方法。这种方法构成了一种新的几何结构的SPDC，其中径向偏振贝塞尔-高斯泵浦光束被引导到一个非线性晶体，与中心传播方向平行的晶体轴。相位匹配条件通过改变泵浦光束的开口角来控制;由于晶体轴不能调谐，我们将此过程称为超临界相位匹配。我们的模型和绘图的空间和偏振输出分布的I型和II型超临界相位匹配。
2016-10-05 physics.optics quant-ph
Magnetic Control of Transmission and Helicity of Nano-Structured Optical Beams in Magnetoplasmonic Vortex Lenses
我们从理论上研究了利用金螺旋狭缝包围的磁等离子体针尖产生具有所需轨道角动量的远场传输光束。一旦通过施加外部磁场激活磁光活性，磁性材料的使用可以导致重要的影响。这里提出的物理模型和数值研究引入了磁可调等离子体涡旋透镜的概念，即磁等离子体涡旋透镜，它确保了所产生的纳米结构光束的偏振态的可调选择性。所提出的系统提供了一个很有前途的平台，本地化的激发等离子体激元漩涡，然后在远场的光束与光的透射率和螺旋度的主动调制。
2017-10-23 physics.optics
Multipole-phase beams: a new paradigm for structured waves
结构波的控制最近在辐射传播和光-物质相互作用的角度打开了创新的场景。特别是，定制的电磁场的传输被调查的电信，除了传统的，几乎饱和的，分割复用技术的目的是探索新的调制格式。携带扭曲波前的光束长期以来被认为是有希望的候选者，然而它们的相位奇异性和有效的复用仍然提出了公开的问题。在一个更一般的洞察结构相位光束，我们在这里介绍和开发一个新的和独特的范例的基础上传输的光束与谐波相位具有多极结构。概述的框架包括多路复用，传输和解复用作为一个整体的第一次，描述波场演化的共形映射，并直接解决以前的解决方案的关键问题。由于它的潜力，多功能性和易于实施，我们希望这种全新的模式，特别是在自由空间，从光学到微波和无线电制度的空分复用找到广泛的应用。
2021-02-24 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
Entanglement Dynamics of Separable Squeezed States in Finite Memory Structured Reservoir
Stevens Institute of Technology（史蒂文斯理工学院）
研究两个可分离压缩真空态玻色子模式在共同结构储层中的纠缠动力学，通过非马尔可夫量子态扩散和伪模嵌入等方法，发现了三种马尔可夫动力学中不存在的纠缠机制：失谐冻结、正交输入的纠缠生灭与复兴、以及周期失谐产生的整数锁定方波振荡。
2026-05-14 physics.optics quant-ph
Generating Cylindrical Vector γ Rays via Beam-Target Interactions: Towards Structured Light at High Energies
本文提出利用相对论电子束与多层箔靶相互作用，通过相干渡越辐射场和非线性康普顿散射产生径向偏振度接近60%的柱矢量γ射线，并可进一步经非线性Breit-Wheeler过程产生自旋偏振正电子，将结构光概念拓展到γ射线领域。
2025-08-22 physics.optics physics.plasm-ph
Bragg scattering of light in vacuum structured by strong periodic fields
研究了空间调制强电磁场对真空偏振激光辐射的弹性散射。在探测波的特定撞击方向上产生的布拉格干涉将散射光集中在镜面方向上。相对于通常的真空极化效应，干涉最大值与相互作用区域内的调制周期数的平方成比例地增强。布拉格散射可以用来检测真空偏振效应的多个交叉的超强激光束的设置与未来的极光基础设施的参数设想。
2011-02-19 physics.optics quant-ph
Psychophysical discrimination of radially varying polarization entoptic phenomena
本文提出一种沿径向变化的结构光刺激，通过耦合径向态与轨道角动量态匹配黄斑二向色性元件取向，测试了径向运动的辨别敏感度，为表征黄斑色素密度分布和评估黄斑健康提供了新方法。
2023-05-22 physics.med-ph physics.optics
Scattering from spheres made of time-varying and dispersive materials
探索光与时变介质的相互作用是一项智力挑战，除了基本方面之外，还为多种有前途的应用提供了途径。时间调制在这里构成了一个基本的手柄，以完全不同的理由控制光。这对于同时在空间和时间上构成的复杂系统尤其适用。然而，时变材料的现实描述需要考虑其材料分散。它们的组合几乎没有被考虑过，但却是至关重要的，因为色散伴随着适合于动态调制的材料。作为一个典型的散射问题，从中可以得到许多一般的见解，我们开发和应用一个自洽的分析理论的光散射由一个球制成的随时间变化的材料示例性地假设有一个洛伦兹色散。我们讨论了麦克斯韦方程组的本征解，并提出了一个专门的米氏理论。所提出的理论与全波模拟进行了验证。我们公开了从时间调制子系统到电磁场的能量转移等效应，放大了精心构造的入射场。由于许多现象可以研究分析的理由与我们的形式主义，它将是不可或缺的探索电磁现象时变和空间结构的有限对象的其他几何形状。
2021-10-14 physics.app-ph physics.optics
Azimuthal modulation of electromagnetically-induced transparency by using asymmetrical Laguerre-Gaussian beams
近年来，由于结构光场在大容量光存储和量子技术中的重要性，结构光场的产生和检测受到了广泛的关注。在这封信中，我们探讨了在一个四能级双V型量子系统的光学透明度的方位角调制附近的等离子体纳米结构。利用拉盖尔-高斯光束和系统与自由空间真空模的相互作用产生了非涡旋探测场的相位相关吸收。首先，我们演示了如何通过测量探测吸收来识别与常规LG光束相关联的方位角指数，使得这样的光束的相位信息在具有角分布的波瓣的空间相关的吸收轮廓上被编码。此外，由于吸收光谱的周期性变化，可以形成空间变化的光学透明度。然后，使用非对称拉盖尔-高斯光束将选择性空间透明机制扩展到非对称空间结构窗口，从而允许在任意位置处对空间模式进行光学操纵。此外，我们调查的非对称性参数的空间不均匀性的功能的影响，并显示如何使我们能够打印的轨道角动量的相位信息在一个所需的位置的光束。
2020-02-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Stabilization of Spatiotemporal Dissipative Solitons in Multimode Fiber Lasers by External Phase Modulation
在这项工作中，我们介绍了一种稳定时空孤子的方法。这些孤子对应于多模光纤激光器中的光弹、能量可伸缩的波导振荡器和放大器、玻色-爱因斯坦凝聚体中的局域相干图样等。我们证明了由空间横向（径向）抛物线梯度折射率和耗散分布形成的三维限制势，结合二次时间相位调制，可以允许产生稳定的时空耗散孤子。这对应于将相位锁模与分布式克尔透镜锁模相结合。我们的孤子特性和稳定性的研究是基于广义耗散Gross-Pitaevskii方程的解析解和数值解。这种方法可以导致在多模光纤激光器、波导振荡器和弱耗散玻色-爱因斯坦凝聚体中形成的相干时空光束结构中获得更高的能量（或凝聚体质量）。
2022-08-11 nlin.PS physics.optics
Structured-light propagation in a medium with uniform torsion: polarization textures, geometric birefringence, and beam-resolved optical activity
Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
研究均匀扭量介质中有限宽度光束传播，通过几何理论分析扭量诱导的圆双折射，提出最小近轴光束模型，揭示扭量对偏振退化和几何旋转的影响，结合分析短距离和全近轴传播验证预测的偏振纹理。
2026-03-23 physics.app-ph physics.optics
Light beam dynamics in materials with radially-inhomogeneous thermal conductivity
研究了具有非均匀热导率和均匀折射率的热介质中的亮孤子和涡旋孤子的性质，其中热导率的局部调制强烈地影响了整个折射率分布。虽然热导率增加的区域有效地驱逐光，但是在热导率降低的区域中可能发生自陷，即使这样的区域位于材料边界附近。因此，强烈不对称的自陷光束可能会形成一个环内的导热性降低，并执行持久的旋转运动。此外，这样的环示出支持稳定的涡旋孤子，这可能具有强烈的非正则形状。
2013-10-07 nlin.PS physics.optics
Helicity Maximization of Structured Light to Empower Nanoscale Chiral Matter Interaction
结构光通过利用最近在[1]中引入的螺旋度最大化概念来表征光学小纳米颗粒的手性。通过将具有非零螺旋度密度的场称为手征场，我们首先研究了两个手征光束在获得螺旋度密度局域化和最大化要求时的特性。所研究的光束包括圆偏振高斯光束，也包括由径向偏振光束和方位偏振光束组合而成的光束。为了获得螺旋度密度在衍射极限之外的进一步增强和局部化，我们还研究了球形介质纳米天线附近的手征场，证明了这种纳米天线周围的螺旋度密度是照明场、散射场和干涉螺旋度项的螺旋度密度的叠加.此外，我们说明了当纳米天线由方位角和径向偏振光束的适当组合照射时，散射近场满足超出衍射极限的螺旋度最大化条件。将螺旋度最大化的概念应用于纳米天线并产生最佳的手性近场，导致螺旋度增强，这在纳米手性样品的检测、显微镜和手性纳米颗粒的光学操纵等领域具有很大的优势。
2018-09-11 physics.app-ph physics.optics
Measuring the complex orbital angular momentum spectrum and spatial mode decomposition of structured light beams
携带轨道角动量的光束是现代光子学中的关键资源。在许多应用中，根据这些基模测量结构光束的复杂光谱的能力是至关重要的。在这里，我们提出并实验验证了一个简单的方法，实现了这一目标，通过数字分析的光束和参考字段形成的干涉图案。我们的方法允许一个特征的光束径向分布也，因此检索包含在光场的全部信息。该方法具有结构光场测量简单、测量次数少等优点，可用于结构光场的表征。
2017-06-15 physics.app-ph physics.optics
Phase induced transparency mediated structured beam generation in a closed-loop tripod configuration
提出了一种在封闭的四能级原子系统中产生结构光束的基于相位诱导透明的方案。我们采用相位结构的探测光束和横向磁场来产生相位相关的介质磁化率。我们表明，这种相位依赖的吸收调制的关键形成的结构光束。我们使用一个完整的密度矩阵形式主义来解释Radwell等人的实验。114，123603（2015）]。我们的数值结果光束传播证实，存在于吸收分布的相位信息得到编码的空间探测包络，即使在强场限制创建花瓣状的结构。所形成的结构化光束的对比度可以通过改变反射强度以及探测强度来增强。在弱场限制中，吸收轮廓仅负责产生结构化光束，而在强探测区中，色散和吸收轮廓都有助于产生高对比度结构化光束。此外，我们还发现了强场诱导的非线性磁光旋转（NMOR）对结构光束的旋转作用。
2017-06-08 physics.optics quant-ph
On the Whitham system for the radial nonlinear Schrödinger equation
研究了二维离焦径向非线性薛定谔（rNLS）方程的色散激波。这个方程在玻色-爱因斯坦凝聚体、水波和非线性光学中自然出现。一个统一的非线性WKB方法，同样适用于可积或不可积偏微分方程，是用来找到rNLS Whitham调制方程系统的物理和流体动力学类型的变量。通过Whitham理论得到的描述DSW直接rNLS数值相比，结果表明非常好的定量协议。另一方面，正如预期的那样，与相应的DSW解决方案的一维NLS方程的比较表现出显着的定性和定量的差异。
2018-07-18 math-ph math.MP nlin.PS
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
Fundamental Limitations of Absolute Ranging via Deep Frequency Modulation Interferometry
James C. Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学詹姆斯·C·怀安特光学科学学院）
本文研究深度频率调制干涉术在绝对距离测量中的相位模糊问题，通过联合估计调制深度和干涉相位，分析该技术的精度极限与实际误差约束。
2026-03-28 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
