束缚电子吸收扭曲光的位置相关角动量选择规则的实验验证

我们分析了原子在扭曲光（即携带轨道角动量的涡旋光场）作用下的多极激发。单个被囚禁的 $^{40}$Ca$^+$ 离子作为激发场的局域化且定位的探针。我们驱动 $S_{1/2} \to D_{5/2}$ 跃迁，并观测了不同跃迁的相对强度，这些强度取决于离子相对于涡旋光场中心的横向位置。另一方面，计算了 Bessel 光束、Bessel-Gauss 模式和 Gauss-Laguerre 模式形式的扭曲光场的跃迁振幅。分析实验获得的跃迁振幅，我们发现其与理论预测的一致性优于 3%。最后，我们提出了利用双离子晶体的测量方案，以在未来的实验中提高涡旋模式的传感精度。