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用于量子实验的多通道空间非均匀聚焦矢量涡旋光束
摘要： 矢量涡旋光束（VVBs）在量子实验中的应用近期成为研究热点。然而，实现聚焦型、高分辨率、透射式、多通道且非均匀偏振的VVB阵列仍极具挑战。本研究通过引入高阶庞加莱球上的纬度-偏振控制自由度，并在亚波长尺度局部调控相位与横向偏振分布，展示了一种能产生多通道空间非均匀聚焦VVB阵列的单片透射式介质超透镜设计方案。研究实现了三角形、正方形和菱形三种特殊晶格构型，使每个通道中紧聚焦场的轨道角动量态与偏振态均可独立调控。此外，仅采用该超透镜配合偏振片即可构建模式解复用系统，在全部四个通道中均实现低至-34.8分贝的模式串扰。该成果为结构化光场空间自由度在量子光子器件小型化与集成化中的应用提供了坚实技术基础。
关键词： 模式串扰、超表面透镜、模式解复用系统、矢量涡旋光束、纬向偏振
更新于2025-09-23 02:35:19
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用于宽带圆偏振到线偏振转换及矢量涡旋光束生成的间隙表面等离子体超表面
摘要： 控制和操纵光的偏振态能力在从量子技术到生物医学等诸多现代光学应用中至关重要。本研究设计、制备并实验验证了一种基于间隙表面等离激元超表面的超薄四分之一波片（QWP），该器件能在近红外波段（750-950纳米）200纳米宽频带内实现圆偏振与线偏振的高效宽带转换，平均反射率约85%。基于该QWP设计，进一步推导出通过空间变异性QWP单元生成矢量涡旋光束（VVBs）的通用方法——这种光束具有空间变化的偏振矢量分布并能携带特定轨道角动量。实验证明该超表面在750-950纳米波长范围内能高效产生VVBs，对右旋和左旋圆偏振入射光分别实现约72%和约68%的平均转换效率。该方法可制备紧凑、低成本且高性能的偏振转换器，为任意调控光场的超小型光学器件终极微型化铺平了道路。
关键词： 宽带、间隙表面等离子体超表面、圆偏振到线偏振转换、矢量涡旋光束
更新于2025-09-24 06:21:23
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利用q板产生的复杂光束进行直接飞秒激光表面结构化
摘要： 直接飞秒（fs）激光表面结构化已成为在固体靶材上生成表面结构的多功能方法，在为多种应用创建不同类型结构方面展现出高度的灵活性和可控性。该方法能改变表面的各种特性，如光学特性、润湿响应等。本文聚焦于采用具有空间变化偏振分布和能量密度分布的复杂光束进行直接飞秒激光表面结构化，重点介绍作者利用q板光束转换器所取得的研究成果。尽管目前已有惊人的科学发现，但利用复杂光场进行直接飞秒激光加工仍是一个新兴研究领域，未来可能会涌现更多令人振奋的成果。
关键词： 飞秒激光表面加工、LIPSS、矢量涡旋光束、光学涡旋
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 超快高阶矢量涡旋光束的非线性产生
摘要： 携带自旋（偏振）和轨道角动量（OAM）的光束可通过将总角动量映射到高阶庞加莱球面上来表征[1]。由于偏振与OAM自由度不可分离，这类通常被称为矢量涡旋光束的结构在光子纠缠[2]、材料加工[3]及显微技术[4]等科技领域具有广泛应用。此类光束通常采用q板[5]或基于液晶的空间光调制器[6]产生。然而通过非线性参量过程生成矢量涡旋光束可解决上述技术存在的功率处理能力低和波长覆盖范围受限等问题。遗憾的是，参量过程相位匹配对相互作用光束偏振态的依赖性成为非线性产生矢量涡旋光束的主要障碍。本文报道了一种利用超快高阶矢量涡旋光束单次通过二次谐波产生（SHG）来生成矢量涡旋光束的新型实验方案。
关键词： 超快、高阶、非线性产生、二次谐波产生、矢量涡旋光束
更新于2025-09-11 14:15:04