完美光學(xué)渦旋（POV）光束因其具有與軌道角動(dòng)量無關(guān)的徑向輪廓而引起廣泛關(guān)注。迄今為止，它通常是通過透鏡在貝塞爾光束上執(zhí)行的傅里葉變換獲得的。該論文從理論和實(shí)驗(yàn)上證明了可以通過對(duì)具有高階徑向折射率的拉蓋爾-高斯光束進(jìn)行傅里葉變換來產(chǎn)生POV。此外，還推導(dǎo)了渦旋半徑增加的解析表達(dá)式，該表達(dá)式有利于補(bǔ)償實(shí)際實(shí)驗(yàn)中半徑變化的影響。該研究結(jié)果可能為利用POV的各種研究提供新的思路。

渦旋光束在光學(xué)操縱和信息處理中具有廣泛的應(yīng)用，需要注意的是，傳統(tǒng)渦旋光束的環(huán)半徑隨著TC的增加而擴(kuò)大，導(dǎo)致將具有不同TC的渦旋光束耦合成固定半徑光纖的嚴(yán)重困難。為了克服這一困難，提出了完美光學(xué)渦旋（POV）的概念。這種類型的渦旋光束具有一定的渦旋半徑，與TC無關(guān)。迄今為止，已經(jīng)做了許多偉大的工作來研究POV的機(jī)理和應(yīng)用。其中，POV的產(chǎn)生長(zhǎng)期以來一直是一個(gè)非常有趣的問題。

時(shí)至今日，生成POV的方法有很多種，包括使用空間光調(diào)制器、衍射元件、幾何相位、超表面等。然而，幾乎所有的方法基本上都起源于貝塞爾光束的傅里葉變換，涉及大量自由空間笨重的反射或折射器件。相比之下，（LG）光束更容易制備，并且具有更穩(wěn)定的傳播特性。因此，利用LG光束產(chǎn)生POV具有重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究潛力。該論文從理論和實(shí)驗(yàn)上證明了通過對(duì)具有高階徑向折射率的LG光束進(jìn)行傅里葉變換可以產(chǎn)生POV。研究結(jié)果可以在各個(gè)領(lǐng)域找到重要的應(yīng)用，包括光鑷、光學(xué)成像和光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì)。該論文通過以下理論模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)裝置使用的空間光調(diào)制器為UPOlabs的HDSLM80R。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論模型

理論模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果下圖所示。從直觀上可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論一致，即生成的光束輪廓具有POV的環(huán)形性質(zhì)，環(huán)半徑幾乎不隨TC的增加而擴(kuò)大。

通過對(duì)具有高階徑向折射率的LG光束進(jìn)行傅里葉變換，生成完美的渦旋光束

審核編輯：湯梓紅