搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光波场中多边位错向螺旋位错的转化

冯博 甘雪涛 刘圣 赵建林

引用本文:
Citation:

光波场中多边位错向螺旋位错的转化

冯博, 甘雪涛, 刘圣, 赵建林

Transformation of multi-edge-dislocations to screw-dislocations in optical field

Feng Bo, Gan Xue-Tao, Liu Sheng, Zhao Jian-Lin
PDF
导出引用
  • 实验研究及理论分析了光波场中边位错向螺旋位错的转化行为. 设计了围绕中心沿角向周期排列的多边位错相位结构,实验上通过计算全息图法研究了其对高斯光束的调制作用以及调制光束的传播特性. 结果表明,随着调制光束逐渐演化为类涡旋光束,多边位错结构可以转化为螺旋位错,且位错结构的总相位变化守恒. 结合光场的线动量密度图详细分析了该演化过程,并进一步讨论了多边位错结构中的相位突变值对螺旋位错转化的影响,给出了决定螺旋位错拓扑荷值的定量关系式.
    Transformation of edge-dislocations to screw-dislocations in the optical field is experimentally and numerically demonstrated. A special multi-edge-dislocation structure is designed by arranging multiple edge-dislocations, which have the same phase-step value, periodically along the azimuthal orientation. Experimentally, in virtue of the computer-generated holography, a Gaussian beam is modulated by the multi-edge-dislocation, whose propagation dynamics is investigated as well. The results reveal that the multi-edge-dislocation can be converted into a screw-dislocation with the evolution of the Gaussian beam into a vortex-like beam. What is more, the sum phase change of the dislocations is conserved in this process. Then, the experimental results are verified by numerical simulations, and discussed in detail by analyzing the evolutions of the linear momentum density. Furthermore, the influence of the phase-step value of the edge-dislocation on the transformation is discussed, which illustrates the quantitative relation between the phase-step value and the topological charge of crew-dislocation.
    • 基金项目: 西北工业大学基础研究基金(批准号:JC200950)资助的课题.
    [1]

    Nye J F, Berry M V 1974 Proc. R. Soc. London Sect. A 336 165

    [2]

    Basistiy I V, Soskin M S, Vasnetsov M V 1995 Opt. Commun. 119 604

    [3]

    Cullet P, Gil L, Rocca F 1989 Opt. Commun. 73 403

    [4]

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

    [5]

    Desyatnikov A S, Kivshar Y S, Torner L 2005 Prog. Opt. 47 291

    [6]

    Skryabin D V, Firth W J 1998 Phys. Rev. E 58 3916

    [7]

    Gan X T, Zhang P, Liu S, Zheng Y M, Zhao J L, Chen Z G 2009 Opt. Express 17 23130

    [8]

    Dong L W, Ye F W, Wang J D, Li Y P 2004 Acta Phys. Sin. 53 3353 (in Chinese) [董亮伟、 叶芳伟、 王建东、 李永平 2004 物理学报 53 3353]

    [9]

    Zhang X B,Zhang W,Shu F J, Li Y P 2007 Acta Phys. Sin. 56 213 (in Chinese) [张晓波、 张 巍、 舒方杰、 李永平 2007 物理学报 56 213]

    [10]

    Rozas D, Sacks Z S, Swartzlander G A 1997 Phys. Rev. Lett. 79 3399

    [11]

    Gan X T, Zhao J L, Liu S, Fang L 2009 Chin. Opt. Lett. 7 1142

    [12]

    Yan H W, Cheng K, Lü B D 2008 Acta Phys.Sin. 57 5542 (in Chinese) [闫红卫、 程 科、 吕百达 2008 物理学报 57 5542]

    [13]

    Cheng K, Liu P S, Lü B D 2008 Chin. Phys. B 17 1743

    [14]

    Grier D G 2003 Nature 424 810

    [15]

    Gibson G, Courtial J, Padgett M J, Vasnetsov M, Pas'ko V, Barnett S M, Franke-Arnold S 2004 Opt. Express 12 5448

    [16]

    Palacios D M 2005 Proc. SPIE 5905 59050N

    [17]

    Heckenberg N R, McDuff R, Smith C P, White A G 1992 Opt. Lett. 17 221

    [18]

    Yang D X, Ren X Y, He D S, Cui Y, Gan X T 2010 Acta Opt. Sin. 30 3323 (in Chinese) [杨德兴、 任小元、 何东升、 崔 勇、 甘雪涛 2010 光学学报 30 3323]

  • [1]

    Nye J F, Berry M V 1974 Proc. R. Soc. London Sect. A 336 165

    [2]

    Basistiy I V, Soskin M S, Vasnetsov M V 1995 Opt. Commun. 119 604

    [3]

    Cullet P, Gil L, Rocca F 1989 Opt. Commun. 73 403

    [4]

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

    [5]

    Desyatnikov A S, Kivshar Y S, Torner L 2005 Prog. Opt. 47 291

    [6]

    Skryabin D V, Firth W J 1998 Phys. Rev. E 58 3916

    [7]

    Gan X T, Zhang P, Liu S, Zheng Y M, Zhao J L, Chen Z G 2009 Opt. Express 17 23130

    [8]

    Dong L W, Ye F W, Wang J D, Li Y P 2004 Acta Phys. Sin. 53 3353 (in Chinese) [董亮伟、 叶芳伟、 王建东、 李永平 2004 物理学报 53 3353]

    [9]

    Zhang X B,Zhang W,Shu F J, Li Y P 2007 Acta Phys. Sin. 56 213 (in Chinese) [张晓波、 张 巍、 舒方杰、 李永平 2007 物理学报 56 213]

    [10]

    Rozas D, Sacks Z S, Swartzlander G A 1997 Phys. Rev. Lett. 79 3399

    [11]

    Gan X T, Zhao J L, Liu S, Fang L 2009 Chin. Opt. Lett. 7 1142

    [12]

    Yan H W, Cheng K, Lü B D 2008 Acta Phys.Sin. 57 5542 (in Chinese) [闫红卫、 程 科、 吕百达 2008 物理学报 57 5542]

    [13]

    Cheng K, Liu P S, Lü B D 2008 Chin. Phys. B 17 1743

    [14]

    Grier D G 2003 Nature 424 810

    [15]

    Gibson G, Courtial J, Padgett M J, Vasnetsov M, Pas'ko V, Barnett S M, Franke-Arnold S 2004 Opt. Express 12 5448

    [16]

    Palacios D M 2005 Proc. SPIE 5905 59050N

    [17]

    Heckenberg N R, McDuff R, Smith C P, White A G 1992 Opt. Lett. 17 221

    [18]

    Yang D X, Ren X Y, He D S, Cui Y, Gan X T 2010 Acta Opt. Sin. 30 3323 (in Chinese) [杨德兴、 任小元、 何东升、 崔 勇、 甘雪涛 2010 光学学报 30 3323]

  • [1] 海迪且木⋅阿布都吾甫尔, 谭乐韬, 于涛, 谢文科, 刘静, 邵铮铮. 基于相干合成涡旋光束的离轴入射转速测量. 物理学报, 2024, 73(16): 168701. doi: 10.7498/aps.73.20240655
    [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] 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
    [4] 梁德山, 黄厚兵, 赵亚楠, 柳祝红, 王浩宇, 马星桥. 拓扑荷在圆盘状向列相液晶薄膜中的尺寸效应. 物理学报, 2021, 70(4): 044202. doi: 10.7498/aps.70.20201623
    [5] 陈天宇, 王长顺, 潘雨佳, 孙丽丽. 利用全息法在偶氮聚合物薄膜中记录涡旋光场. 物理学报, 2021, 70(5): 054204. doi: 10.7498/aps.70.20201496
    [6] 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
    [7] 吴文兵, 圣宗强, 吴宏伟. 平板式螺旋相位板的设计与应用. 物理学报, 2019, 68(5): 054102. doi: 10.7498/aps.68.20181677
    [8] 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
    [9] 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
    [10] 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
    [11] 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
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 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
    [15] 张进, 周新星, 罗海陆, 文双春. 涡旋光束在反射中的正交偏振特性研究. 物理学报, 2013, 62(17): 174202. doi: 10.7498/aps.62.174202
    [16] 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
    [17] 赵继芝, 江月松, 欧军, 叶继海. 球形粒子在聚焦拉盖尔-高斯光束中的散射特性研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064202. doi: 10.7498/aps.61.064202
    [18] 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
    [19] 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
    [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
计量
  • 文章访问数:  8921
  • PDF下载量:  1129
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-11-15
  • 修回日期:  2010-12-18
  • 刊出日期:  2011-09-15

/

返回文章
返回