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涡旋光束在反射中的正交偏振特性研究

张进 周新星 罗海陆 文双春

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涡旋光束在反射中的正交偏振特性研究

张进, 周新星, 罗海陆, 文双春

Cross polarization effects of vortex beam in reflection

Zhang Jin, Zhou Xin-Xing, Luo Hai-Lu, Wen Shuang-Chun
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  • 本文从角谱理论出发建立了涡旋光束在空气-玻璃界面反射时的傍轴传输模型, 并研究了反射过程中诱导产生的正交偏振效应. 当一水平偏振涡旋光束以不同角度入射时, 反射光束的正交偏振分量呈现出类似于一阶厄米-高斯模式的双峰强度分布, 而水平偏振分量强度分布呈现与入射光束相似的分布, 且只在布儒斯特角附近入射时才现出与正交偏振分量垂直的双峰分布. 对于任意线偏振入射光, 其正交偏振分量的偏振方向不再垂直于入射时的偏振方向, 而是与反射光束的中心波矢垂直, 此时正交偏振分量出现有趣的旋转特性, 其物理原因归结于任意线偏振光入射时所对应的水平与垂直偏振分量的反射系数不同. 最后进行了相关实验验证, 发现实验结果与理论分析符合得较好.
    Based on the angular spectrum theory, we establish a propagation model for vortex beam in reflection at an air-glass interface in the paraxial approximation, and investigate the cross polarization effects. When the horizontal polarization vortex beam is incident at different angles, the cross polarization component of the reflected beam shows a double-peak intensity distribution which is similar to the first-order Hermite-Gaussian mode. The distribution of horizontal polarization component is similar to that of the incident beam, and will show a double-peak intensity distribution which is perpendicular to the distribution of cross polarization components at the Brewster incidence. For the incident beam with arbitrary linear polarizations, we find that the polarized direction of cross polarization component is not perpendicular to the incident polarized direction, but exhibits an interesting rotational characteristic. The physical nature of this phenomenon is attributed to the different reflection coefficients of parallel and perpendicular polarizations. Experimental results agree well with our theoretical analysis.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11074068)和湖南省自然科学基金(批准号: 12JJ7005)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11074068), and the Hunan Provincial Natural Science Foundation, China (Grant No. 12JJ7005).
    [1]

    Fainman Y, Shamir J 1984 Appl. Opt. 23 3188

    [2]

    Nasalski W 2001 Opt. Commun. 197 217

    [3]
    [4]
    [5]

    Nasalski W 2003 J. Opt. A Pure Appl. Opt. 5 128

    [6]

    Ambrus K K 2005 Opt. Commun. 253 28

    [7]
    [8]
    [9]

    Aiello A, Merano M, Woerdman J P 2009 Opt. Lett. 34 1207

    [10]
    [11]

    Onoda M, Murakami S, Nagaosa N 2004 Phys. Rev. Lett. 93 083901

    [12]

    Bliokh K Y, Bliokh Y P 2006 Phys. Rev. Lett. 96 073903

    [13]
    [14]

    Luo H L, Wen S C, Shu W X, Fan D Y 2010 Phys. Rev. A 81 053826

    [15]
    [16]

    Kong L J, Qian S X, Ren Z C, Wang X L, Wang H T 2012 Phys. Rev. A 85 035804

    [17]
    [18]

    Allen L, Beijersbergen M W, Spreeuw R J C Woerdman J P 1992 Phys. Rev. A 45 11

    [19]
    [20]
    [21]

    Luo H L, Ling X H, Zhou X X, Shu W X, Wen S C, Fan D Y 2011 Phys. Rev. A 84 33801

    [22]
    [23]

    Luo H L, Zhou X X, Shu W X, Wen S C, Fan D Y 2011 Phys. Rev. A 84 043806

    [24]
    [25]

    Zhou X X, Luo H L, Wen S C 2012 Opt. Express 20 14

    [26]

    Luo X, Zhou X X, Luo H L, Wen S C 2012 Acta Phys. Sin. 61 194202 (in Chinese) [罗幸, 周新星, 罗海陆, 文双春 2012 物理学报 61 194202]

    [27]
    [28]
    [29]

    Ding P F, Pu J X 2011 Acta Phys. Sin. 60 094204 (in Chinese) [丁攀峰, 蒲继雄 2011 物理学报 60 094204]

    [30]
    [31]

    Aharonov Y, Albert D Z, Vaidman L 1988 Phys. Rev. Lett. 60 1351

    [32]
    [33]

    Ritchie N W M, Story J G, Hulet R G 1991 Phys. Rev. Lett. 66 1107

    [34]
    [35]

    Hosten O, Kwiat P 2008 Science 319 787

    [36]

    Qin Y, Li Y, He H, Gong Q 2009 Opt. Lett. 34 2551

    [37]
    [38]
    [39]

    Kong L J, Wang X L, Li S M, Li Y N, Chen J, Gu B, Wang H T 2012 Appl. Phys. Lett. 100 071109

  • [1]

    Fainman Y, Shamir J 1984 Appl. Opt. 23 3188

    [2]

    Nasalski W 2001 Opt. Commun. 197 217

    [3]
    [4]
    [5]

    Nasalski W 2003 J. Opt. A Pure Appl. Opt. 5 128

    [6]

    Ambrus K K 2005 Opt. Commun. 253 28

    [7]
    [8]
    [9]

    Aiello A, Merano M, Woerdman J P 2009 Opt. Lett. 34 1207

    [10]
    [11]

    Onoda M, Murakami S, Nagaosa N 2004 Phys. Rev. Lett. 93 083901

    [12]

    Bliokh K Y, Bliokh Y P 2006 Phys. Rev. Lett. 96 073903

    [13]
    [14]

    Luo H L, Wen S C, Shu W X, Fan D Y 2010 Phys. Rev. A 81 053826

    [15]
    [16]

    Kong L J, Qian S X, Ren Z C, Wang X L, Wang H T 2012 Phys. Rev. A 85 035804

    [17]
    [18]

    Allen L, Beijersbergen M W, Spreeuw R J C Woerdman J P 1992 Phys. Rev. A 45 11

    [19]
    [20]
    [21]

    Luo H L, Ling X H, Zhou X X, Shu W X, Wen S C, Fan D Y 2011 Phys. Rev. A 84 33801

    [22]
    [23]

    Luo H L, Zhou X X, Shu W X, Wen S C, Fan D Y 2011 Phys. Rev. A 84 043806

    [24]
    [25]

    Zhou X X, Luo H L, Wen S C 2012 Opt. Express 20 14

    [26]

    Luo X, Zhou X X, Luo H L, Wen S C 2012 Acta Phys. Sin. 61 194202 (in Chinese) [罗幸, 周新星, 罗海陆, 文双春 2012 物理学报 61 194202]

    [27]
    [28]
    [29]

    Ding P F, Pu J X 2011 Acta Phys. Sin. 60 094204 (in Chinese) [丁攀峰, 蒲继雄 2011 物理学报 60 094204]

    [30]
    [31]

    Aharonov Y, Albert D Z, Vaidman L 1988 Phys. Rev. Lett. 60 1351

    [32]
    [33]

    Ritchie N W M, Story J G, Hulet R G 1991 Phys. Rev. Lett. 66 1107

    [34]
    [35]

    Hosten O, Kwiat P 2008 Science 319 787

    [36]

    Qin Y, Li Y, He H, Gong Q 2009 Opt. Lett. 34 2551

    [37]
    [38]
    [39]

    Kong L J, Wang X L, Li S M, Li Y N, Chen J, Gu B, Wang H T 2012 Appl. Phys. Lett. 100 071109

  • [1] 刘伟, 贾青, 郑坚. 弱相对论涡旋光在等离子体中传播的波前畸变及补偿. 物理学报, 2024, 73(5): 055203. doi: 10.7498/aps.73.20231635
    [2] 范海玲, 郭志坚, 李明强, 卓红斌. 等离子体中涡旋光束自聚焦与成丝现象的模拟研究. 物理学报, 2023, 72(1): 014206. doi: 10.7498/aps.72.20221232
    [3] 杨东如, 程用志, 罗辉, 陈浮, 李享成. 基于双开缝环结构的半反射和半透射超宽带超薄双偏振太赫兹超表面. 物理学报, 2023, 72(15): 158701. doi: 10.7498/aps.72.20230471
    [4] 蒋驰, 耿滔. 角向偏振涡旋光的紧聚焦特性研究以及超长超分辨光针的实现. 物理学报, 2023, 72(12): 124201. doi: 10.7498/aps.72.20230304
    [5] 范钰婷, 朱恩旭, 赵超樱, 谭维翰. 基于电光晶体平板部分相位调制动态产生涡旋光束. 物理学报, 2022, 71(20): 207801. doi: 10.7498/aps.71.20220835
    [6] 朱雪松, 刘星雨, 张岩. 涡旋光束在双拉盖尔-高斯旋转腔中的非互易传输. 物理学报, 2022, 71(15): 150701. doi: 10.7498/aps.71.20220191
    [7] 樊莉, 向柯赟, 沈君, 朱骏. 高峰值功率Nd:YLF/BaWO4正交偏振双波长拉曼激光器. 物理学报, 2022, 71(9): 094203. doi: 10.7498/aps.71.20211727
    [8] 刘鸿志, 王宇恒, 郑浩, 赵云峰, 于永吉, 金光勇. 双端泵浦Nd3+掺杂MgO:LiNbO3正交偏振双波长连续激光调控. 物理学报, 2021, 70(18): 184203. doi: 10.7498/aps.70.20210449
    [9] 田博宇, 钟哲强, 隋展, 张彬, 袁孝. 基于涡旋光束的超快速角向集束匀滑方案. 物理学报, 2019, 68(2): 024207. doi: 10.7498/aps.68.20181361
    [10] 彭一鸣, 薛煜, 肖光宗, 于涛, 谢文科, 夏辉, 刘爽, 陈欣, 陈芳琳, 孙学成. 相干合成涡旋光束的螺旋谱分析及应用研究. 物理学报, 2019, 68(21): 214206. doi: 10.7498/aps.68.20190880
    [11] 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
    [12] 于涛, 夏辉, 樊志华, 谢文科, 张盼, 刘俊圣, 陈欣. 贝塞尔-高斯涡旋光束相干合成研究. 物理学报, 2018, 67(13): 134203. doi: 10.7498/aps.67.20180325
    [13] 施建珍, 许田, 周巧巧, 纪宪明, 印建平. 用波晶片相位板产生角动量可调的无衍射涡旋空心光束. 物理学报, 2015, 64(23): 234209. doi: 10.7498/aps.64.234209
    [14] 王亚东, 甘雪涛, 俱沛, 庞燕, 袁林光, 赵建林. 利用非传统螺旋相位调控高阶涡旋光束的拓扑结构. 物理学报, 2015, 64(3): 034204. doi: 10.7498/aps.64.034204
    [15] 施建珍, 杨深, 邹亚琪, 纪宪明, 印建平. 用四台阶相位板产生涡旋光束. 物理学报, 2015, 64(18): 184202. doi: 10.7498/aps.64.184202
    [16] 王林, 袁操今, 聂守平, 李重光, 张慧力, 赵应春, 张秀英, 冯少彤. 数字全息术测定涡旋光束拓扑电荷数. 物理学报, 2014, 63(24): 244202. doi: 10.7498/aps.63.244202
    [17] 黄素娟, 谷婷婷, 缪庄, 贺超, 王廷云. 多环涡旋光束的实验研究. 物理学报, 2014, 63(24): 244103. doi: 10.7498/aps.63.244103
    [18] 丁攀峰, 蒲继雄. 离轴拉盖尔-高斯涡旋光束传输中的光斑演变. 物理学报, 2012, 61(6): 064103. doi: 10.7498/aps.61.064103
    [19] 丁攀峰, 蒲继雄. 拉盖尔高斯涡旋光束的传输. 物理学报, 2011, 60(9): 094204. doi: 10.7498/aps.60.094204
    [20] 李阳月, 陈子阳, 刘辉, 蒲继雄. 涡旋光束的产生与干涉. 物理学报, 2010, 59(3): 1740-1748. doi: 10.7498/aps.59.1740
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-20
  • 修回日期:  2013-05-03
  • 刊出日期:  2013-09-05

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