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利用干涉光场的相位涡旋测量拉盖尔-高斯光束的轨道角动量

刘曼 陈小艺 李海霞 宋洪胜 滕树云 程传福

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利用干涉光场的相位涡旋测量拉盖尔-高斯光束的轨道角动量

刘曼, 陈小艺, 李海霞, 宋洪胜, 滕树云, 程传福

Measurement of orbital angular momentum of Laguerre-Gaussian beam by using phase vortices of interference fields

Chen Xiao-Yi, Li Hai-Xia, Song Hong-Sheng, Teng Shu-Yun, Cheng Chuan-Fu, Liu Man
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  • 对拉盖尔-高斯光束经多圆孔衍射屏在远场平面上形成的干涉光场的相位和零值线进行了计算模拟.当入射光束的轨道角动量量子数为零时,实部零值线与虚部零值线在干涉光场中心点不相交,因而在该点上不能形成相位涡旋.当入射光束的轨道角动量量子数为+1和-1时,实部零值线与虚部零值线在干涉光场中心垂直并相交,干涉光场相应位置处的相位涡旋的符号相反.当入射光束的轨道角动量量子数为±2和±3时,有四条零值线相交于干涉光场的中心点上,并且实部零值线和虚部零值线交替分布,该交点处形成的相位涡旋的拓扑荷的值恰好与拉盖尔-高斯光束的轨道角动量量子数相等.这种结果可以用来测量涡旋光束的轨道角动量.
    The phase and the zero-contour of the real part and the imaginary part of the interference field on a far-field plane generated by multi-aperture diffraction screen are simulated. It is found that when the orbital angular momentum quantum number of incident beam is equal to zero, at the center of interference field the zero-lines cannot cross each other, therefore, thereby the phase vortices cannot form. When the orbital angular momentum quantum numbers of incident beam are opposite to each other in sign, namely -1 and +1 at the center of interference field the zero-lines are perpendicular to and cross each other, the signs of the phase vortices at the corresponding positions in interference fields are also opposite to each other. When the orbital angular momentum quantum numbers of incident beam are equal to ±2 and ±3, there are four zero-lines that cross each other at the center of interference fields, where the topological charge values of phase vortices are just equal to the orbital angular momentum quantum numbers of the Laguerre-Gaussian beam. Therefore, these results can be used to measure the orbital angular momentum of optical vortex beam.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10974122,10874105)和山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(批准号:2007BS04031)资助的课题.
    [1]

    Allen L, Beijersbergen M W, Spreeuw R J C, Woerdman J P 1992 Phys. Rev. A 45 8185

    [2]

    Molina T G, Torres J P, Torner L 2007 Nat. Phys. 3 305

    [3]

    Beth R A 1936 Phys. Rev. 50 115

    [4]

    Vaziri A, Pan J W, Weihs G, Zeilinger A 2003 Phys. Rev. Lett. 91 227902

    [5]

    Langford N K, Dalton R B, Harvey M D, O’Brien J L, Pryde G J, Gilchrist A, Bartlett S D, White A G 2004 Phys. Rev. Lett. 93 053601

    [6]

    Molina T G, Vaziri A, Ursin R, Zeilinger A 2005 Phys. Rev. Lett. 94 040501

    [7]

    Dutton Z, Ruostekoski J 2004 Phys. Rev. Lett. 93 193602

    [8]

    Kapale K T, Dowling J P 2005 Phys. Rev. Lett. 95 173601

    [9]

    Curtis J E, Koss B A, Grier D G 2002 Opt. Commun. 207 169

    [10]

    Ladavac K, Grier D G 2004 Opt. Express 12 1144

    [11]

    Padgett M J, Allen L 2000 Contemp. Phys. 41 275

    [12]

    Paterson L, MacDonald M P, Arlt J, Sibbett W, Bryant P E, Dholakia K 2001 Science 292 912

    [13]

    Qi X Q, Guo C Q, Liu Y D 2010 Acta Phys. Sin. 59 264 (in Chinese) [齐晓庆、高春清、刘义东 2010 物理学报 59 264]

    [14]

    Lü H, Ke X Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 8302 (in Chinese) [吕宏、柯熙政 2009 物理学报 58 8302]

    [15]

    Ke X Z, Lu N, Yang Q L 2010 Acta Phys. Sin. 59 6159 (in Chinese) [柯熙政、卢 宁、杨秦岭 2010 物理学报 59 6159]

    [16]

    Berry M V 1978 J. Phys. A 11 27

    [17]

    Shvartsman N, Freund I 1994 Phys. Rev. Lett. 72 1008

    [18]

    Berkhout G C G, Beijersbergen M W 2008 Phys. Rev. Lett. 101 100801

    [19]

    Berkhout G C G, Beijersbergen M W 2009 J. Opt. A 11 094021

    [20]

    Song H S, Cheng C F, Liu M,Teng S Y, Zhang N Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 3887 (in Chinese) [宋洪胜、程传福、刘 曼、滕树云、张宁玉 2009 物理学报 58 3887 ]

    [21]

    Liu M, Cheng C F, Song H S, Liu G Y, Teng S Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 964 (in Chinese) [刘 曼、程传福、宋洪胜、刘桂媛、滕树云 2010 物理学报 59 964]

  • [1]

    Allen L, Beijersbergen M W, Spreeuw R J C, Woerdman J P 1992 Phys. Rev. A 45 8185

    [2]

    Molina T G, Torres J P, Torner L 2007 Nat. Phys. 3 305

    [3]

    Beth R A 1936 Phys. Rev. 50 115

    [4]

    Vaziri A, Pan J W, Weihs G, Zeilinger A 2003 Phys. Rev. Lett. 91 227902

    [5]

    Langford N K, Dalton R B, Harvey M D, O’Brien J L, Pryde G J, Gilchrist A, Bartlett S D, White A G 2004 Phys. Rev. Lett. 93 053601

    [6]

    Molina T G, Vaziri A, Ursin R, Zeilinger A 2005 Phys. Rev. Lett. 94 040501

    [7]

    Dutton Z, Ruostekoski J 2004 Phys. Rev. Lett. 93 193602

    [8]

    Kapale K T, Dowling J P 2005 Phys. Rev. Lett. 95 173601

    [9]

    Curtis J E, Koss B A, Grier D G 2002 Opt. Commun. 207 169

    [10]

    Ladavac K, Grier D G 2004 Opt. Express 12 1144

    [11]

    Padgett M J, Allen L 2000 Contemp. Phys. 41 275

    [12]

    Paterson L, MacDonald M P, Arlt J, Sibbett W, Bryant P E, Dholakia K 2001 Science 292 912

    [13]

    Qi X Q, Guo C Q, Liu Y D 2010 Acta Phys. Sin. 59 264 (in Chinese) [齐晓庆、高春清、刘义东 2010 物理学报 59 264]

    [14]

    Lü H, Ke X Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 8302 (in Chinese) [吕宏、柯熙政 2009 物理学报 58 8302]

    [15]

    Ke X Z, Lu N, Yang Q L 2010 Acta Phys. Sin. 59 6159 (in Chinese) [柯熙政、卢 宁、杨秦岭 2010 物理学报 59 6159]

    [16]

    Berry M V 1978 J. Phys. A 11 27

    [17]

    Shvartsman N, Freund I 1994 Phys. Rev. Lett. 72 1008

    [18]

    Berkhout G C G, Beijersbergen M W 2008 Phys. Rev. Lett. 101 100801

    [19]

    Berkhout G C G, Beijersbergen M W 2009 J. Opt. A 11 094021

    [20]

    Song H S, Cheng C F, Liu M,Teng S Y, Zhang N Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 3887 (in Chinese) [宋洪胜、程传福、刘 曼、滕树云、张宁玉 2009 物理学报 58 3887 ]

    [21]

    Liu M, Cheng C F, Song H S, Liu G Y, Teng S Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 964 (in Chinese) [刘 曼、程传福、宋洪胜、刘桂媛、滕树云 2010 物理学报 59 964]

  • [1] 张卓, 张景风, 孔令军. 基于光束偏移器的光的轨道角动量分束器. 物理学报, 2024, 73(7): 074201. doi: 10.7498/aps.73.20231874
    [2] 杨鑫宇, 叶华朋, 李佩芸, 廖鹤麟, 袁冬, 周国富. 小型化涡旋光模式解复用器: 原理、制备及应用. 物理学报, 2023, 72(20): 204207. doi: 10.7498/aps.72.20231521
    [3] 徐梦敏, 李晓庆, 唐荣, 季小玲. 风控热晕对双模涡旋光束大气传输的轨道角动量和相位奇异性的影响. 物理学报, 2023, 72(16): 164202. doi: 10.7498/aps.72.20230684
    [4] 刘瑞熙, 马磊. 海洋湍流对光子轨道角动量量子通信的影响. 物理学报, 2022, 71(1): 010304. doi: 10.7498/aps.71.20211146
    [5] 高喜, 唐李光. 基于双层超表面的宽带、高效透射型轨道角动量发生器. 物理学报, 2021, 70(3): 038101. doi: 10.7498/aps.70.20200975
    [6] 蒋基恒, 余世星, 寇娜, 丁召, 张正平. 基于平面相控阵的轨道角动量涡旋电磁波扫描特性. 物理学报, 2021, 70(23): 238401. doi: 10.7498/aps.70.20211119
    [7] 冯加林, 施宏宇, 王远, 张安学, 徐卓. 基于场变换理论的大角度涡旋电磁波生成方法. 物理学报, 2020, 69(13): 135201. doi: 10.7498/aps.69.20200365
    [8] 崔粲, 王智, 李强, 吴重庆, 王健. 长周期多芯手征光纤轨道角动量的调制. 物理学报, 2019, 68(6): 064211. doi: 10.7498/aps.68.20182036
    [9] 付时尧, 高春清. 利用衍射光栅探测涡旋光束轨道角动量态的研究进展. 物理学报, 2018, 67(3): 034201. doi: 10.7498/aps.67.20171899
    [10] 范榕华, 郭邦红, 郭建军, 张程贤, 张文杰, 杜戈. 基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统. 物理学报, 2015, 64(14): 140301. doi: 10.7498/aps.64.140301
    [11] 付栋之, 贾俊亮, 周英男, 陈东旭, 高宏, 李福利, 张沛. 利用Sagnac干涉仪实现光子轨道角动量分束器. 物理学报, 2015, 64(13): 130704. doi: 10.7498/aps.64.130704
    [12] 柯熙政, 谌娟, 杨一明. 在大气湍流斜程传输中拉盖高斯光束的轨道角动量的研究. 物理学报, 2014, 63(15): 150301. doi: 10.7498/aps.63.150301
    [13] 李铁, 谌娟, 柯熙政, 吕宏. 大气信道中单光子轨道角动量纠缠特性的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 124208. doi: 10.7498/aps.61.124208
    [14] 陈小艺, 刘曼, 李海霞, 张美娜, 宋洪胜, 滕树云, 程传福. 弱散射体产生的菲涅耳极深区散斑场相位涡旋演化的实验研究. 物理学报, 2012, 61(7): 074201. doi: 10.7498/aps.61.074201
    [15] 齐晓庆, 高春清. 螺旋相位光束轨道角动量态测量的实验研究. 物理学报, 2011, 60(1): 014208. doi: 10.7498/aps.60.014208
    [16] 柯熙政, 卢宁, 杨秦岭. 单光子轨道角动量的传输特性研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6159-6163. doi: 10.7498/aps.59.6159
    [17] 吕宏, 柯熙政. 具有轨道角动量光束入射下的单球粒子散射研究. 物理学报, 2009, 58(12): 8302-8308. doi: 10.7498/aps.58.8302
    [18] 宋洪胜, 程传福, 刘曼, 滕树云, 张宁玉. 散斑场相位涡旋及其传播特性的实验研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3887-3896. doi: 10.7498/aps.58.3887
    [19] 苏志锟, 王发强, 路轶群, 金锐博, 梁瑞生, 刘颂豪. 基于光子轨道角动量的密码通信方案研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3016-3021. doi: 10.7498/aps.57.3016
    [20] 高明伟, 高春清, 林志锋. 扭转对称光束的产生及其变换过程中的轨道角动量传递. 物理学报, 2007, 56(4): 2184-2190. doi: 10.7498/aps.56.2184
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-02-27
  • 修回日期:  2010-07-10
  • 刊出日期:  2010-06-05

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