透射电子显微镜中通过螺旋相位板成像揭示的局部轨道角动量

光波与物质波的轨道角动量（OAM）是近年来受到越来越多关注的一个参数。具有明确 OAM 的束流，即所谓的涡旋光束，已应用于例如电信、天体物理、纳米操控以及光学与电子显微镜中的手性测量等领域。此外，波与样品相互作用所诱导出的 OAM 也展现出极大的潜在研究价值。在所有这些实验中，精确测量波的（局部）OAM 含量至关重要，无论该波是入射涡旋光束还是与样品相互作用后的出射波。在本工作中，我们研究使用螺旋相位板作为光学中用于测量 OAM 的可编程相位板的替代方案。我们从解析上推导了如何利用这些相位板来研究任意波函数的局部 OAM 分量。借助数值模拟，我们说明了如何测量纯涡旋光束的 OAM。我们还考察了未对准涡旋光束的叠加，并展示了如何使用 SPP 检测各束流的位置与 OAM。最后，我们考察了磁偶极子在自由电子波上诱导的 OAM，并展示了如何利用 SPP 定位磁极并测量其“磁荷”。尽管我们的发现可应用于研究任意波函数的 OAM，但它们对于尚不存在通用可编程相位板的电子显微镜而言尤为有意义。