涡旋光束的传输特性文献综述

 2024-06-24 17:26:52
摘要

涡旋光束作为一种携带轨道角动量的特殊光场,在光通信、光学显微、量子信息处理等领域展现出巨大的应用潜力。

然而,涡旋光束的传输特性受传输介质的影响较大,理解其在不同介质中的传输规律对于实际应用至关重要。

本文回顾了涡旋光束传输特性的研究进展,首先介绍了涡旋光束的基本概念、特性和产生方法,然后分别从自由空间传输、大气湍流传输和光纤传输三个方面详细阐述了涡旋光束的传输特性研究现状,并对不同传输环境下的研究方法进行了归纳和比较,最后总结了涡旋光束传输特性研究面临的挑战和未来发展方向。


关键词:涡旋光束;轨道角动量;传输特性;大气湍流;光纤

1.涡旋光束概述

涡旋光束是一种具有螺旋相位结构的特殊光束,其光波波前并非平面或球面,而呈现螺旋状分布。

与传统高斯光束不同,涡旋光束携带轨道角动量(OrbitalAngularMomentum,OAM),并在光轴中心呈现相位奇点,光强分布为环形。


涡旋光束的螺旋相位结构通常由相位因子exp(ilφ)描述,其中φ是方位角,l是拓扑荷数,代表光束携带的OAM量子数。

拓扑荷数l可以是任意整数,包括正整数、负整数和零,分别对应于不同方向和大小的OAM。


涡旋光束独特的性质使其在光镊、光学显微、光通信等领域具有广泛的应用前景。

例如,在光镊领域,涡旋光束可以用来捕获和操控微小粒子;在光学显微领域,涡旋光束可以用来提高成像分辨率;在光通信领域,涡旋光束可以用来增加信息传输容量。

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