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部分相干异常空心涡旋光束在水下海洋湍流中的传播特性
摘要： 基于扩展的惠更斯-菲涅耳原理，推导了部分相干异?？招奈行馐ˋHVB）在海洋水下湍流中传播的交叉谱密度函数，并通过数值算例研究了光束参数与水下海洋湍流对平均光强及相干特性的影响。结果表明：具有较小相干长度和较小M值的部分相干AHVB随传播距离增加会更快演化为平顶光束；而在更强水下海洋湍流（较大χT和?或较小ε）中传播的部分相干AHVB会更快丧失初始暗空心中心并演化为高斯光束。关于海洋湍流对部分相干AHVB展宽的影响发现，在相同传播距离下，参数χT和?引起的展宽效应比参数ε更为显著。本研究对部分相干AHVB光束在水下海洋湍流中的实际应用具有重要价值。
关键词： 激光传播、涡旋光束、暗空心光束、平均强度
更新于2025-09-23 15:22:29
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可调谐拓扑荷涡旋微激光器
摘要： 涡旋光束固有携带的轨道角动量（OAM）为多维大容量数据复用提供了可能，可满足日益增长的信息需求。开发动态可调谐的OAM光源是实现OAM调制与复用的关键步骤。通过利用总动量守恒、自旋-轨道相互作用及光学非厄米对称性破缺的特性，我们展示了一种OAM可调谐的涡旋微激光器，能在单一电信波长下提供拓扑荷数可变的手征光态。这种室温下非厄米调控的手征光发射方案可进一步扩展，以灵活方式实现多涡旋同步发射。我们的研究为下一代多维OAM-自旋-波长复用技术的发展提供了路径。
关键词： 数据复用、轨道角动量、手性光发射、非厄米对称性破缺、涡旋光束、自旋-轨道相互作用、微激光器、电信波长
更新于2025-09-23 15:21:01
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随机电磁涡旋光束在生物组织中传播的相干特性
摘要： 基于扩展的惠更斯-菲涅耳原理和偏振相干统一理论，研究了随机电磁高斯-谢尔模型（GSM）涡旋光束在生物组织中传播时的相干特性。结果表明：随着传播距离增加，光谱相干度|μ(ρ, -ρ, z)|的变化比μ(0, ρ, z)更为复杂。若将|μ(ρ, -ρ, z)|的变化分为前后两个阶段，则μ(0, ρ, z)的变化在后阶段与|μ(ρ, -ρ, z)|相似。远红外光束波长（λ=10.6微米）与生物组织自身发射波长相近，会在组织内引发水分子共振。初始平面上较大的ρx值对应较小的|μ(ρ, -ρ, z)|值，且传播过程中|μ(ρ, -ρ, z)|的空间相干区间比μ(0, ρ, z)更宽。相同条件下（如相同生物组织、相同波长或相同场点间距），|μ(ρ, -ρ, z)|在生物组织中的涨落变化深度较μ(0, ρ, z)略浅。此外，空间自相关长度σyy对|μ(ρ, -ρ, z)|和μ(0, ρ, z)的影响程度不同，而这两个量的变化均与随机电磁GSM涡旋光束的空间互相关长度σxy无关。
关键词： 涡旋光束、光谱相干度、交叉谱密度矩阵、生物组织
更新于2025-09-23 15:21:01
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光活性功能软材料（制备、性能与应用）|| 光诱导液晶畴工程用于光场调控
摘要： 液晶（LCs）因其显著的高光学各向异性/宽电磁波谱高透明度、对多种外场刺激（如电/磁场、光照和热）的高敏感性以及与物质和电磁场相互作用的强大能力而备受关注。凭借其大双折射率和可重构指向矢（即局部光轴）取向特性，液晶已成为制造多功能光学器件的最具吸引力候选材料之一。特别是液晶显示器（LCD）目前在平板显示市场占据主导地位。从本质上说，它们由大量独立的可见光范围光强调制器组成。除振幅外，液晶还能自由操控光的其他空间维度，如偏振和相位。通过专门设计液晶畴的指向矢分布，可任意调控光场。光场控制是光学与光子学的关键需求。结构光（又称整形光或定制光）是指具有定制强度、偏振和相位的光束。近年来，涡旋光束、矢量光束（VBs）和艾里光束等特殊光束因其优异特性及在光捕获、激光加工、高分辨率成像等领域的广泛应用而受到深入研究。通常，这些光束可通过空间调控高斯光束的振幅或相位直接产生，此类调控可通过特定曲率半径的透镜或波片、光刻胶掩模或精细设计的超表面实现。然而，相关器件一旦制成，其光学特性即固定不变，这严重限制了实际应用。得益于液晶的电光可调谐性，结构化液晶畴使这些器件具备动态响应能力并提升效率。
关键词： 矢量光束、艾里光束、光致排列、涡旋光束、光场调控、结构光、液晶
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种通过厄米-高斯模式像散变换实现按需涡旋光束的V型折叠数字激光器 <sup>*</sup>
摘要： 采用空间光调制器（SLM）进行腔内损耗整形的多重V型折叠数字激光器，可生成模式阶数按需调控的厄米-高斯模式。通过π/2像散模式转换器，获得具有 -11（~）至12（~）可调节范围的轨道角动量（OAM）涡旋光束。通过改变加载在SLM上的相位图实现厄米-高斯模式阶数——即涡旋光束OAM的数字切换，且无需对谐振腔进行任何机械调整。该研究在各类OAM可调谐涡旋光束领域具有重要应用价值。
关键词： 空间光调制器、涡旋光束、轨道角动量、厄米-高斯模式、数字激光器
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用循环、旋转和反转剪切干涉仪检测光学涡旋
摘要： 本文通过简单而有效的光学元件，利用普通与非共路剪切干涉仪实现了涡旋光束拓扑荷数的测定。研究采用循环、旋转及反转剪切干涉仪完成了不同装置下干涉图样的记录与分析。使用循环和旋转剪切干涉仪时，两种装置均产生具有两个反向取向叉形结构的干涉图样；而反转剪切干涉仪则获得单一叉形图样，并由此推导出数学近似公式。
关键词： 拓扑荷、涡旋光束、剪切干涉测量法
更新于2025-09-22 18:05:08
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超短拉盖尔-高斯脉冲光束在海洋湍流中传播的轨道角动量模式概率分布
摘要： 通过引入海洋湍流中脉冲光束的轨道角动量（OAM）本征函数和双频互相干函数，我们建立了超短拉盖尔-高斯脉冲光束在海洋湍流中传播时OAM模式的接收概率分布。结果表明：单位质量流体动能耗散率越高、内尺度越大、温度与盐度对折射率谱贡献比越小或平均平方温度耗散率越低时，脉冲半高全宽持续时间越短；脉冲持续时间对OAM量子数依赖性较弱。此外，OAM量子数越小且传输距离越长会导致脉冲延迟越小。该研究结果将有助于光学海洋通信与遥感中的涡旋脉冲光束应用。
关键词： 脉冲、涡旋光束、海洋湍流、轨道角动量、光通信
更新于2025-09-23 02:26:45
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强聚焦圆偏振涡旋场中的光学扭转与横向焦移
摘要： 本文研究了具有两个离轴涡旋的强聚焦圆偏振场中光学涡旋的扭转行为及强度分布模式，同时分析了主要由离轴涡旋和强聚焦效应引起的横向焦点偏移（TFS）。研究发现，在焦区内随着光束传播，两个离轴涡旋会相互缠绕多圈，其轨迹形成双螺旋结构，并分析了该扭转行为的三个成因。值得注意的是，总场的强度极大值受涡旋扭转行为影响较小，仅向焦平面旋转四分之一圆周（90°）。与线性偏振场中的TFS不同，该圆偏振场中的"实际焦点"不会在+y轴与-y轴或y轴与x轴之间移动，而是始终限定于+y/y轴上。这些结果有助于理解含离轴涡旋光场中的普遍旋转行为，并可应用于光学操控领域。
关键词： 偏振、横向焦点位移、涡旋光束、相位奇点
更新于2025-09-24 04:44:03
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奇异大气光学：从波前位错到涡旋激光束的合成
摘要： 本文综述了全球及俄罗斯科学院西伯利亚分院大气光学研究所（IAO SB RAS）在标量波场奇异光学领域的研究进展。归纳了相位奇点产生与湮灭过程的研究成果，探讨了奇异相位重建方法及其在随机非均匀介质中辐射自适应聚焦问题中的应用。分析了湍流大气中传播的涡旋光束的能量、统计及拓扑特性，并介绍了采用IAO SB RAS开发的矩阵方法合成具有快速可控轨道角动量涡旋光束的研究成果。
关键词： 涡旋光束、湍流大气、概率密度函数、强度起伏
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于旋转不同尺寸硅纳米砖的高效宽带近红外双功能超表面
摘要： 基于潘查拉特纳姆-贝里相位和结构相位，我们提出并数值研究了由不同尺寸旋转硅纳米砖构成的多种新型自旋依赖型双功能超表面。本文严格推导了传输机制，可避免多路复用双功能超表面的串扰问题。研究实现了四种高效器件：自旋依赖型双功能光束偏转器、自旋依赖型双功能超透镜、具有自旋依赖聚焦与偏转功能的复合超表面，以及自旋依赖型双功能涡旋相位板。所有结果表明所设计器件具有优异性能。本研究为构建新型自旋依赖型双功能超表面开辟了新途径，推动了双功能器件与自旋调控光子学的发展。
关键词： 超透镜，超表面，相位调制，涡旋光束
更新于2025-09-16 10:30:52