按需生成具有轨道角动量的传播不变光子

我们研究了使用Bessel-Gauss泵浦光束，通过自发参量下转换（SPDC）生成具有轨道角动量的传播不变光子。针对优化用于I型SPDC且采用标准高斯泵浦光束的单轴晶体，我们计算了角谱和条件角谱。结果表明，随着泵浦光束横向波矢量幅度的均值增大，发射锥变形为两个非同轴锥，它们沿着由非线性晶体光轴取向所确定的直线彼此相切。在此位置，一对光子的条件角谱达到最大值，其中一个光子最好被描述为具有极小横向波矢量的类高斯光子，另一个则是Bessel-Gauss光子，其横向波矢量分布在幅度上与入射泵浦光束相似。随后，通过评估相应的跃迁振幅，对SPDC光子的角动量含量进行了详细分析。结果，我们获得了生成近似传播不变且具有轨道角动量的预示单光子的条件。我们讨论了在沿晶体表面法向矢量解释光学轨道角动量守恒结果时所遇到的困难。角谱和条件角谱与近期文献中报道的可用实验数据进行了成功比较。