可定制的拉盖尔-高斯完美涡旋光束
光学
2022-09-07 v1
摘要
1990 年代人们认识到涡旋光束（VBs，即带有光学涡旋的傍轴光束）携带轨道角动量（OAM），这惠及从光操控到高维经典与量子信息通信等诸多应用。常见 VBs 的横向轮廓，例如拉盖尔-高斯光束和高阶贝塞尔光束，均为中空甜甜圈状，其半径随 OAM 不可避免地增大。VBs 半径始终与 OAM 正相关的这种内在不完美特性，限制了 VBs 在光纤数据传输、空间 OAM 模式（解）复用通信和粒子操控等许多场景中的应用，这些场景要求 VBs 具有相同或不同 OAM 下一致的尺度，甚至要求大 OAM 下的小涡旋环。在此，我们基于最广泛使用的拉盖尔-高斯光束推导出一种理论，以生成一种全新的 VB 类型，其半径与 OAM 无关，摆脱了常见的不完美约束，称为拉盖尔-高斯完美涡旋光束（LGPVB）。LGPVBs 具有与常见拉盖尔-高斯光束相似的自相似特性，但在受到扰动后可自修复，并在传播时始终保持“完美”。我们的傅里叶空间设计不仅允许我们任意整形 LGPVB 的传播强度，还赋予 LGPVB 在仍完美传播、自相似和自修复的同时任意自加速的迷人潜力。这种可定制的自修复 LGPVB，其性质符合我们对 VBs 的大部分期望，为广泛领域中常见 VBs 的应用场景提供了更好的替代方案。
引用
@article{arxiv.2209.01723,
title = {Customizable Laguerre-Gaussian Perfect Vortex Beams},
author = {Wenxiang Yan and Zheng Yuan and Yuan Gao and Zhi-Cheng Ren and Xi-Lin Wang and Jianping Ding and Hui-Tian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.01723},
year = {2022}
}
备注
20 pages,9 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2209.00481