时空光学涡旋中轨道角动量的量子理论
光学
2024-03-26 v2 量子物理
摘要
时空光学涡旋（STOVs）是在自由空间中传播、在时空域内具有相位奇点的结构化电磁场。根据螺旋相位前的倾斜情况，STOVs 可以同时携带纵向和横向轨道角动量（OAM）。尽管近年来 STOVs 受到了广泛关注，但目前对其理解仍局限于半经典图像。在此，我们发展了一种适用于任意倾斜 STOVs 的量子理论，并超越了傍轴极限。我们证明了量子 STOV 态（如 Fock 态和相干扭曲光子脉冲）表现出非零的纵向 OAM 涨落，这在传统的单色扭曲脉冲中是不存在的。我们表明，这些量子涨落呈现出独特的纹理，即一种可用于实验上分离这些量子效应的空间分布。我们的发现向利用结构光量子效应迈出了一步，可应用于基于 OAM 的编码协议以及在二维材料系统中探索新型光-物质相互作用的平台。
引用
@article{arxiv.2403.01054,
title = {Quantum theory of orbital angular momentum in spatiotemporal optical vortices},
author = {Pronoy Das and Sathwik Bharadwaj and Zubin Jacob},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01054},
year = {2024}
}
备注
20 pages, 6 figures