相位片角向衍射产生拉盖尔-高斯光束的实验研究

任煜轩; 吴建光; 周小为; 付绍军; 孙晴; 王自强; 李银妹

doi:10.7498/aps.59.3930

摘要

设计了一种角向分布的相位片，利用离子束刻蚀技术加工成0和π二级的相位片.利用角向衍射理论对相位片的衍射场分析表明，衍射场为拓扑指数相反的两束拉盖尔-高斯光束的叠加场.用直径为4 mm的近平行光照射相位片，获得径向指数为零，拓扑荷相反的叠加拉盖尔-高斯光场.采用较大孔径的光束入射时，仍为拓扑荷相反的两束光的叠加，但径向指数会发生变化.

关键词:

A phase plate was fabricated on a quartz crystal using ion beam etching technique with a predesigned angular phase mask, which can modulate the phase of light illuminating the phase plate by 0 and π rad. Analyzed the field distribution of the diffracted light by angular diffraction theory, which shows the resulting beam is a superposition of two Laguerre-Gaussian(LG) beams with opposite topological charges. Illuminating the phase plate using the expanded beam with diameter 4 mm generates the superposition of two LG beams with the same radian index p=0 and opposite angular index l=20 and l=-20 By increasing the aperture of the illuminating beam, LG beam with higher p index can be acquired, while the l index remains opposite.

Keywords:

作者及机构信息

(1)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (2)中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室，合肥 230026；中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (3)中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室，合肥 230026；中国科学技术大学物理系，合肥 230026；中国科学技术大学安徽省光电子科学与技术重点实验室，合肥 230026; (4)中国科学技术大学物理系，合肥 230026

基金项目: 国家高技术研究发展计划 (批准号：2007AA021811, 2007AA021809)、中国科学院知识创新工程重要方向性项目（批准号：KJCX2-YW-H-10) 和中国科学技术大学研究生创新研究基金资助的课题.

Authors and contacts

(1)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029; (2)中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室，合肥 230026；中国科学技术大学物理系，合肥 230026; (3)中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室，合肥 230026；中国科学技术大学物理系，合肥 230026；中国科学技术大学安徽省光电子科学与技术重点实验室，合肥 230026; (4)中国科学技术大学物理系，合肥 230026

参考文献

[1]	［1］Dienerowitz M, Mazilu M, Reece P J, Krauss T F, Dholakia K 2008 Opt. Express 16 4991
[2]	［2］Paterson L, MacDonald M P, Arlt J, Sibbett W, Bryant P E, Dholakia K 2001 Science 292 912
[3]	［3］Allen L, Beijersbergen M W, Spreeuw R J C, Woerdman J P 1992 Phys. Rev. A 45 8185
[4]	［4］Cai T, Zhang X B, Ye F W, Li Y P 2005 Acta Opt. Sin. 25 1457 (in Chinese) ［蔡田、张晓波、叶芳伟、李永平 2005 光学学报 25 1457］
[5]	［5］Cheng G X, Zhou J H, Ren Y X, Li Y M 2009 Laser Optoelectron. Prog. 46 32 (in Chinese) ［陈冠雄、周金华、任煜轩、李银妹 2009 激光与光电子学进展 46 32］
[6]	［6］Moh K J, Yuan X C, Bu J, Low D K Y, Burge R E 2006 Appl. Phys. Lett. 89 251114
[7]	［7］Hemsing E, Musumeci P, Reiche S, Tikhoplav R, Marinelli A, Rosenzweig J B, Gover A 2009 Phys. Rev. Lett. 102 174801
[8]	［8］Bernet S, Jesacher A, Fürhapter S, Maurer, Ritsch-Marte C M 2006 Opt. Express 14 3792
[9]	［9］Jesacher A, Schwaighofer A, Fürhapter S, Maurer C, Bernet S, Ritsch-Marte M 2007 Opt. Express 15 5801
[10]	］Lin J, Yuan X C, Tao S H, Burge R E 2007 Appl. Opt. 46 4680
[11]	］Hasegawa T, Shimizu T 1999 Opt. Commun. 160 103
[12]	］Ren Y X, Zhou J H, Wu J G, Li Y M 2008 Laser Optoelectron. Prog. 45 35 (in Chinese) ［任煜轩、周金华、吴建光、李银妹 2008 激光与光电子学进展 45 35］
[13]	］He H, Heckenberg N R, Rubinsztein-Dunlop H 1995 J. Mod. Opt. 42 217
[14]	］Wang Q, Sun X W, Shun P, Yin X J 2005 Opt. Express 13 10285
[15]	］Yuan X C, Lin J, Bu J, Burge R E 2008 Opt. Express 16 13599
[16]	］Li F, Gao C Q, Liu Y D, Gao M W 2008 Acta Phys. Sin. 57 860 (in Chinese) ［李丰、高春清、刘义东、高明伟 2008 物理学报 57 860］
[17]	］Moh K J, Yuan X C, Tang D Y, Cheong W C, Zhang L S, Low D K Y, Peng X, Niu H B, Lin Z Y 2006 Appl. Phys. Lett. 88 091103
[18]	］Sueda K, Miyaji G, Miyanaga N, Nakatsuka M 2004 Opt. Express 12 3548
[19]	］Curtis J E, Koss B A, Grier D G 2002 Opt. Commun. 207 169
[20]	］Heckenberg N R, McDuff R, Smith C P, Rubinsztein-Dunlop H, Wegener M J 1992 Opt. Quantum Electron. 24 S951
[21]	］Yao E, Franke-Arnold S, Courtial J, Barnett S, Padgett M 2006 Opt. Express 14 9071
[22]	］Jack B, Padgett M J, Franke-Arnold S 2008 New J. Phys. 10 023015
[23]	］Haroutyunyan H L, Nienhuis G 2004 Phys. Rev. A 70 063408

施引文献

[1]	［1］Dienerowitz M, Mazilu M, Reece P J, Krauss T F, Dholakia K 2008 Opt. Express 16 4991
[2]	［2］Paterson L, MacDonald M P, Arlt J, Sibbett W, Bryant P E, Dholakia K 2001 Science 292 912
[3]	［3］Allen L, Beijersbergen M W, Spreeuw R J C, Woerdman J P 1992 Phys. Rev. A 45 8185
[4]	［4］Cai T, Zhang X B, Ye F W, Li Y P 2005 Acta Opt. Sin. 25 1457 (in Chinese) ［蔡田、张晓波、叶芳伟、李永平 2005 光学学报 25 1457］
[5]	［5］Cheng G X, Zhou J H, Ren Y X, Li Y M 2009 Laser Optoelectron. Prog. 46 32 (in Chinese) ［陈冠雄、周金华、任煜轩、李银妹 2009 激光与光电子学进展 46 32］
[6]	［6］Moh K J, Yuan X C, Bu J, Low D K Y, Burge R E 2006 Appl. Phys. Lett. 89 251114
[7]	［7］Hemsing E, Musumeci P, Reiche S, Tikhoplav R, Marinelli A, Rosenzweig J B, Gover A 2009 Phys. Rev. Lett. 102 174801
[8]	［8］Bernet S, Jesacher A, Fürhapter S, Maurer, Ritsch-Marte C M 2006 Opt. Express 14 3792
[9]	［9］Jesacher A, Schwaighofer A, Fürhapter S, Maurer C, Bernet S, Ritsch-Marte M 2007 Opt. Express 15 5801
[10]	］Lin J, Yuan X C, Tao S H, Burge R E 2007 Appl. Opt. 46 4680
[11]	］Hasegawa T, Shimizu T 1999 Opt. Commun. 160 103
[12]	］Ren Y X, Zhou J H, Wu J G, Li Y M 2008 Laser Optoelectron. Prog. 45 35 (in Chinese) ［任煜轩、周金华、吴建光、李银妹 2008 激光与光电子学进展 45 35］
[13]	］He H, Heckenberg N R, Rubinsztein-Dunlop H 1995 J. Mod. Opt. 42 217
[14]	］Wang Q, Sun X W, Shun P, Yin X J 2005 Opt. Express 13 10285
[15]	］Yuan X C, Lin J, Bu J, Burge R E 2008 Opt. Express 16 13599
[16]	］Li F, Gao C Q, Liu Y D, Gao M W 2008 Acta Phys. Sin. 57 860 (in Chinese) ［李丰、高春清、刘义东、高明伟 2008 物理学报 57 860］
[17]	］Moh K J, Yuan X C, Tang D Y, Cheong W C, Zhang L S, Low D K Y, Peng X, Niu H B, Lin Z Y 2006 Appl. Phys. Lett. 88 091103
[18]	］Sueda K, Miyaji G, Miyanaga N, Nakatsuka M 2004 Opt. Express 12 3548
[19]	］Curtis J E, Koss B A, Grier D G 2002 Opt. Commun. 207 169
[20]	］Heckenberg N R, McDuff R, Smith C P, Rubinsztein-Dunlop H, Wegener M J 1992 Opt. Quantum Electron. 24 S951
[21]	］Yao E, Franke-Arnold S, Courtial J, Barnett S, Padgett M 2006 Opt. Express 14 9071
[22]	］Jack B, Padgett M J, Franke-Arnold S 2008 New J. Phys. 10 023015
[23]	］Haroutyunyan H L, Nienhuis G 2004 Phys. Rev. A 70 063408

[1]	徐国庆, 刘向阳, 张可锋, 杜云辰, 李向阳. 离子束刻蚀碲镉汞晶体的电学特性研究. 物理学报, 2015, 64(11): 116102. doi: 10.7498/aps.64.116102
[2]	江月松, 王帅会, 欧军, 唐华. 基于拉盖尔-高斯光束的通信系统在非Kolmogorov湍流中传输的系统容量. 物理学报, 2013, 62(21): 214201. doi: 10.7498/aps.62.214201
[3]	徐向东, 刘颖, 邱克强, 刘正坤, 洪义麟, 付绍军. HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀. 物理学报, 2013, 62(23): 234202. doi: 10.7498/aps.62.234202
[4]	欧军, 江月松, 邵宇伟, 屈晓声, 华厚强, 闻东海. 均匀椭球粒子对拉盖尔-高斯光束的散射特性研究. 物理学报, 2013, 62(11): 114201. doi: 10.7498/aps.62.114201
[5]	周小为, 刘颖, 徐向东, 邱克强, 刘正坤, 洪义麟, 付绍军. 大口径多层介质膜光栅衍射效率测量及其在制作工艺中的应用. 物理学报, 2012, 61(17): 174203. doi: 10.7498/aps.61.174203
[6]	周国泉. 线偏振拉盖尔-高斯光束的远场发散特性. 物理学报, 2012, 61(2): 024208. doi: 10.7498/aps.61.024208
[7]	陆世专, 游开明, 陈列尊, 王友文, 杨辉, 戴志平. 被圆相位片衍射的空心高斯光束的远场矢量结构特征. 物理学报, 2012, 61(23): 234201. doi: 10.7498/aps.61.234201
[8]	黎芳, 唐华, 江月松, 欧军. 拉盖尔-高斯光束在湍流大气中的螺旋谱特性. 物理学报, 2011, 60(1): 014204. doi: 10.7498/aps.60.014204
[9]	欧军, 江月松, 黎芳, 刘丽. 拉盖尔-高斯光束在界面反射和折射的质心偏移特性研究. 物理学报, 2011, 60(11): 114203. doi: 10.7498/aps.60.114203
[10]	崔学才, 连校许, 吕百达. 拉盖尔-高斯光束傍轴度的变化. 物理学报, 2011, 60(10): 104203. doi: 10.7498/aps.60.104203
[11]	黎芳, 江月松, 欧军, 唐华. 涡旋光束与相位全息光栅不对准时的衍射特性研究. 物理学报, 2011, 60(8): 084201. doi: 10.7498/aps.60.084201
[12]	孟祥锋, 彭翔, 蔡履中, 何文奇, 秦琬, 郭继平, 李阿蒙. 优化的两步相移算法在图像加密中的应用研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6118-6124. doi: 10.7498/aps.59.6118
[13]	何文奇, 彭翔, 祁永坤, 孟祥锋, 秦琬, 高志. 基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数构造. 物理学报, 2010, 59(3): 1762-1768. doi: 10.7498/aps.59.1762
[14]	孟祥锋, 蔡履中, 王玉荣, 彭翔. 两步广义相移干涉术的光学实验验证. 物理学报, 2009, 58(3): 1668-1674. doi: 10.7498/aps.58.1668
[15]	黎芳, 江月松, 唐华, 王海洋. 光束偏移对轨道角动量信息传输系统的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 6202-6209. doi: 10.7498/aps.58.6202
[16]	戴继慧, 郭旗. 非局域非线性介质中光束传输的拉盖尔-高斯变分解. 物理学报, 2008, 57(8): 5001-5006. doi: 10.7498/aps.57.5001
[17]	李丰, 高春清, 刘义东, 高明伟. 利用振幅光栅生成拉盖尔-高斯光束的实验研究. 物理学报, 2008, 57(2): 860-866. doi: 10.7498/aps.57.860
[18]	彭翔, 位恒政, 张鹏. 基于菲涅耳域的双随机相位编码系统的选择明文攻击. 物理学报, 2007, 56(7): 3924-3930. doi: 10.7498/aps.56.3924
[19]	赵志国, 吕百达. 用拉盖尔-高斯激光对真空中电子直接加速. 物理学报, 2006, 55(4): 1798-1802. doi: 10.7498/aps.55.1798
[20]	王森, 俞国军, 巩金龙, 李勤涛, 朱德彰, 朱志远. 低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜表面的刻蚀效应研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1517-1522. doi: 10.7498/aps.55.1517

计量

文章访问数: 10473
PDF下载量: 1559
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板