研究目的
研究具有轨道角动量的受激参量下转换中的空间模式转换，并利用庞加莱球进行几何解释。
研究成果
实验表明，在StimPDC中，闲频光束的空间模式是信号光束的相位共轭，且在Poincaré球上具有镜面反射对称性。这证实了轨道角动量守恒，并提供了直观的几何解释，其发现与光学参量振荡器类似，但无腔体约束。
研究不足
该实验依赖于近轴和薄晶条件等近似。若未通过受激过程完全抑制，自发辐射可能产生影响。几何解释仅适用于一阶模式，未必能推广至高阶情况。
1：实验设计与方法选择：
本实验采用受激光参量下转换（StimPDC）技术，通过泵浦激光与辅助激光共同激发该过程。利用庞加莱球表示法分析一阶拉盖尔-高斯模式的空间特性。
2：样本选择与数据来源：
选用BBO晶体作为非线性介质，通过干涉滤光片筛选出特定波长（780纳米与840纳米）的信号光束与闲频光束。
3：实验设备与材料清单：
包含405纳米二极管激光泵浦源、BBO晶体、空间光调制器（SLM）、CCD相机、干涉滤光片及透镜组。
4：实验流程与操作规范：
泵浦激光激发晶体；辅助激光经SLM调制后制备模式叠加态。CCD相机采集信号光与闲频光的横向强度分布，采用倾斜透镜法检测拓扑荷数。
5：数据分析方法：
通过强度分布分析观测模式转换与相位共轭现象，并与理论预测值进行比对。
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diode laser
405 nm
Pumping the nonlinear crystal to initiate parametric down-conversion.
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BBO crystal
Nonlinear crystal for parametric down-conversion, enabling the conversion of pump photons into signal and idler photons.
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spatial light modulator
SLM
Modulating the phase of the auxiliary laser beam to prepare superpositions of spatial modes.
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CCD camera
Capturing transverse intensity profiles of the signal and idler beams.
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interference filter
10-nm bandwidth
Selecting specific wavelengths (780 nm and 840 nm) for the signal and idler beams.
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lens
Focusing and propagating the light beams; a tilted lens is used to detect topological charges.
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