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强聚焦圆偏振涡旋场中的光学扭转与横向焦移

DOI：10.1016/j.optcom.2019.01.077 期刊：Optics Communications 出版年份：2019 更新时间：2025-09-24 04:44:03
摘要： 本文研究了具有两个离轴涡旋的强聚焦圆偏振场中光学涡旋的扭转行为及强度分布模式，同时分析了主要由离轴涡旋和强聚焦效应引起的横向焦点偏移（TFS）。研究发现，在焦区内随着光束传播，两个离轴涡旋会相互缠绕多圈，其轨迹形成双螺旋结构，并分析了该扭转行为的三个成因。值得注意的是，总场的强度极大值受涡旋扭转行为影响较小，仅向焦平面旋转四分之一圆周（90°）。与线性偏振场中的TFS不同，该圆偏振场中的"实际焦点"不会在+y轴与-y轴或y轴与x轴之间移动，而是始终限定于+y/y轴上。这些结果有助于理解含离轴涡旋光场中的普遍旋转行为，并可应用于光学操控领域。
作者： Jinhong Li，Jingcheng Zhang，Jiaru Li
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研究概述 实验方案

研究目的

研究强聚焦圆偏振场中离轴涡旋的光学涡旋与强度分布的扭转行为，以及横向焦移现象。

研究成果

研究表明，在具有离轴涡旋的强聚焦圆偏振场中，由于拓扑荷数相同、自旋角动量与轨道角动量相互作用以及强聚焦效应，这些涡旋会呈现双螺旋轨迹。强度极大值仅旋转四分之一圆周，且横向焦点偏移现象与线偏振情况不同——焦点被限制在特定轴上。这些发现深化了对角动量相互作用的理解，在光学操控领域具有应用潜力。

研究不足

该研究属于理论计算性质，依赖数值解法而未经实验验证。其假设条件（如无像差聚焦系统和高斯光束）可能无法涵盖现实中的所有复杂因素。分析仅限于圆偏振和特定涡旋构型，且强聚焦效应所需的高数值孔径在实际中可能难以实现。

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