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。