光 polarization 状态在时空中的结构化

对具有任意相位和 polarization 拓扑的光束进行时空雕刻的研究近年来备受关注，因为其潜在推动光技术发展并揭示新物理现象的机会。时空光束的实例包括时空脉冲、飞行圆环、倾斜脉冲前沿、X 波、Airy 脉冲和时空光旋波。本文提出并演示了一种新型时空 polarization 状态的类。我们提出了更高阶 Poincaré 球的时空推广，表明这些 polarization 状态源于两个正交圆 polarization 状态的叠加，每个状态都携带时空光旋波。这种基矢选择使我们能够同时控制光的时空自由度。理论预测经 ultrafast femtosecond 脉冲实验验证，揭示了 resulting polarization 分布如何在时空中演化。最后，我们进一步扩展了该方法，以构建一族时空 skyrmionic 纹理，这些纹理是局部化的、拓扑非平凡的电磁场向量配置，为生成和控制多维（时空）结构化 polarization 场提供了 versatile 框架。能够创建和操控多样化的时空 skyrmionic 纹理，为研究复杂 light-matter 相互作用现象、先进成像和微观操控技术，以及在时空中编码信息开辟了新机遇，潜在意味着经典和量子域中的高级光通信和信息处理。