艾里涡旋光束的多空间维度自由调控

摘要

基于多坐标变换技术,依次对一维艾里光束、二维艾里光束以及艾里涡旋光束进行不同坐标系下的变换,实现了艾里光束的两个边瓣方向和嵌入的光学涡旋方向在0到2π范围内的自由调控。分析了边瓣夹角分别为钝角和锐角时的艾里光束以及边瓣垂直时的艾里涡旋光束在传播距离0、2、6、10 cm处的传播动力学特性。理论与实验研究结果表明,通过边瓣夹角的变化,可以使调控后的光束沿任意抛物线轨迹及传播方向运动。此外,当边瓣方向相反时,通过添加位移因子d,实现了嵌入的光学涡旋拓扑荷的原位测量。该方法不需要额外的光学元件,并且不受环境振动和寄生干扰的影响。本文方法将促进艾里涡旋光束在微粒捕获和光学清扫等领域的应用,并且具有普适性,可用于不同复合光场的组合与拆解,为其多维调控提供了新的解决思路。