无旋波的内禀轨道角动量
光学
2025-07-22 v2
摘要
光学轨道角动量（OAM）传统上依赖于带有螺旋相前沿的旋波，以传递量化的内禀OAM。本文引入一种根本无旋波（vortex_free）的框架，其中内禀OAM源于光能量流的自然曲率，具体而言，是自加速光束其曲线轨迹所形成的准线几何，其曲折轨迹充当光子的轨道高速公路。该OAM生成机制独立于相位旋波，但类似于天体轨道运动。在数值仿真、实验表征和光力测量方面，我们演示了仅基于光束强度架构的内禀vortex_free OAM。我们通过将几何准线推广到任意光场，展示了OAM可通过曲线Poynting矢量能量流线实现，从而将传统旋波OAM与新型vortex_free OAM统一纳入单一定量框架。准线工程实现可定制的旋转动力学，包括类似热带风暴的混合轨道-旋涡运动，在精密光力学、光流体力学以及光学流体动力学类比应用中展现前景。该能量流视角为设计和量化结构光的OAM提供了灵活平台。
引用
@article{arxiv.2503.21632,
title = {Vortex-Free Intrinsic Orbital Angular Momentum},
author = {Wenxiang Yan and Zheng Yuan and Yuan Gao and Xian Long and Zhi-Cheng Ren and Xi-Lin Wang and Jianping Ding and Hui-Tian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.21632},
year = {2025}
}