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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?；蚓干杓频某砻媸迪?。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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利用介电超表面通过空心高斯光束在高阶庞加莱球上生成纯拉盖尔-高斯矢量光束
摘要： 由于衍射效应，外腔生成纯拉盖尔-高斯（LG）模式的矢量光束（VBs）长期存在挑战。本文从理论上提出并通过实验实现了利用空心高斯光束（HGBs）经q板生成纯LG矢量光束的方法。我们推导了任意偏振HGB生成矢量光束的通用表达式，发现当HGB阶数等于q板拓扑荷数的两倍时，该矢量光束具有纯LG模式，且通过调节入射偏振可在高阶庞加莱球上实现任意目标偏振分布。进一步采用介质超表面实现q板并实验验证了理论结果。所生成的纯LG矢量光束可应用于对模式纯度要求较高的场景。
关键词： 矢量光束、拉盖尔-高斯模式、衍射、超表面、潘查拉特南-贝里相位、空心高斯光束
更新于2025-09-24 02:30:23
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激光结构光
摘要： 结构光源于对光进行定制的能力，通常指对其振幅、相位和偏振的空间控制。尽管这一概念可追溯至激光器设计的早期阶段，但光源处的结构光调控在过去十年间因现代技术工具包的推动而呈现爆发式增长——这些工具包利用了衍射结构、液晶、超表面/超材料以及特殊激光器构型的多功能性，并广泛应用于成像、显微技术、激光材料加工和光通信等诸多领域。本文综述了结构光生成与控制的最新进展，重点聚焦光源处的结构光调控：结构光激光器。通过教程形式系统阐述了各类激光器（从微芯片方案到高功率光纤）采用的设计方法，包括泵浦整形、腔体几何构型及定制腔内光学元件的运用。文章回顾了该领域的历史沿革与最新发展，阐明了激光器产生的各类结构光图案（包括轨道角动量和矢量光态），最后指出了当前挑战与局限，并对未来发展趋势作出评述。
关键词： 光学模式、随机激光器、拓扑激光器、轨道角动量、矢量光束、结构光
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 矢量贝塞尔光束的产生及其在透明材料激光微加工中的应用
摘要： 贝塞尔光束因能产生高深宽比微空腔[1]，且可通过控制微裂纹形成实现高效切割透明材料[2,3]，成为激光微加工的理想选择。通过诱导光束轮廓不对称性可控制裂纹扩展方向[3]，从而实现非直线超快玻璃切割。各类无衍射光束的激光-物质相互作用研究已较深入，其用于激光微加工的应用前景可期。矢量光束比标量光束更具特性，能为材料微制造带来额外优势——例如矢量贝塞尔光束具有环形强度分布及复杂偏振空间分布，可分解为两个横向偏振强度分量[4]。本研究采用轴锥镜与s板（光子学工作室径向偏振转换器[5]）生成矢量贝塞尔光束：s板产生角向或径向偏振光束，轴锥镜将其转换为无衍射矢量贝塞尔光束，偏振片用于分离正交偏振分量（图1）。该生成方案适用于高能光束系统，因s板可承受超短（飞秒-皮秒）高功率脉冲。为探究其在透明材料微加工中的应用，我们采用矢量贝塞尔光束进行玻璃微加工，成功诱导出高深宽比体积改性和微裂纹。矢量贝塞尔光束在玻璃中产生圆柱状材料改性区（图2a），而单偏振分量则形成两条平行针状改性区（图2b）。将脉宽延长至数皮秒时，观察到垂直于光束传播方向且平行于双强度峰的微裂纹（图2c）。这些改性特征的研究有助于提升激光微加工的质量与速度。
关键词： 贝塞尔光束、激光微加工、透明材料、轴锥镜、矢量光束、S板
更新于2025-09-12 10:27:22
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复矢量光场及其应用综述
摘要： 矢量光束，尤其是矢量涡旋光束，近年来作为经典场和量子态都获得了广泛应用。尽管此前研究多聚焦于标量光学场的产生与检测，但矢量光束直到近期才在现代实验室中确立地位。本综述概述了矢量光束的基本概念，总结了实验室中控制它们的各种方法，并简要介绍了它们催生的诸多应用。
关键词： 超纠缠、矢量光束、矢量涡旋模、混合纠缠、偏振、空间光调制器、几何相位
更新于2025-09-10 09:29:36
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矢量全息光学陷阱
摘要： 大约四十年前光学镊子的发明催生了跨学科应用，并已融入商业产品。全息光学镊子（HOTs）的问世是一项重大突破，它能同步操控多个粒子——这项传统上需通过标量光束阵列实现的功能。本研究展示了一种采用数字控制高阶庞加莱球（HOPS）光束阵列的矢量HOT技术。我们通过简易的空间光调制器装置证明：阵列中每个光束均可独立操控并设定为任意HOPS状态，包括复现传统标量光束HOT功能。我们演示了包含标量轨道角动量光束与柱矢量光束（如径向/角向偏振光束）的定制化HOPS光束阵列，在同一陷阱中同时实现捕获与操控。该方法具有普适性，可轻松扩展至任意矢量光束，支持高速刷新率，将为结构光与光学操控领域研究者带来重要价值。
关键词： 矢量光束、光学操控、高阶庞加莱球、全息光学镊子、光学镊子
更新于2025-09-09 09:28:46