新技術(shù)可測(cè)量單次拍攝的結(jié)構(gòu)光

同軸克拉默斯-克羅尼干涉法可在單次掃描中檢索出軌道角動(dòng)量譜

帶有螺旋相位面的結(jié)構(gòu)光波攜帶軌道角動(dòng)量(OAM)，歸因于光子的旋帶有螺旋相位面的結(jié)構(gòu)光波攜帶軌道角動(dòng)量(OAM)，歸因于光子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最近，科學(xué)家們一直在使用帶有OAM的光波，這些特殊的“螺旋”光束在各種先進(jìn)的技術(shù)中變得非常重要，如通信、成像和量子信息處理。在這些技術(shù)中，了解這些特殊光束的確切結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。然而，這已被證明是相當(dāng)棘手的。

干涉測(cè)量法——將光場(chǎng)與已知的參考場(chǎng)疊加，從干涉中提取信息——可以使用攝像機(jī)檢索OAM頻譜信息。由于攝像機(jī)只記錄干涉的強(qiáng)度，這種測(cè)量技術(shù)會(huì)遇到額外的串?dāng)_，即“信號(hào)-信號(hào)拍干擾”(SSBI)，這使得檢索過(guò)程復(fù)雜化。這就像聽(tīng)到多個(gè)重疊的聲音，使其難以區(qū)分原始音符。

在《先進(jìn)光子學(xué)》(Advanced Photonics)最近的一篇報(bào)道中，來(lái)自中山大學(xué)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的研究人員使用了一種強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具，稱(chēng)為Kramers-Kronig(KK)關(guān)系，這有助于理解和解決問(wèn)題。這個(gè)工具使他們能夠從相機(jī)的強(qiáng)度測(cè)量中解開(kāi)復(fù)雜的螺旋光模式，以便在簡(jiǎn)單的軸向干涉測(cè)量中進(jìn)行單次檢索。通過(guò)探索時(shí)頻和方位角-OAM域之間的對(duì)偶性，他們應(yīng)用KK方法來(lái)研究各種OAM場(chǎng)，包括Talbot自成像花瓣和分?jǐn)?shù)階OAM模式。

復(fù)雜OAM譜的測(cè)量

新的測(cè)量技術(shù)對(duì)于依賴(lài)這些特殊光模式的先進(jìn)技術(shù)具有巨大的潛力?，F(xiàn)在是Kastler Brossel實(shí)驗(yàn)室的博士后，通訊作者Hu Jianqi表示：“所提方法還可以推廣到具有復(fù)雜徑向結(jié)構(gòu)的OAM光束，使其成為一種強(qiáng)大的實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)構(gòu)光場(chǎng)的技術(shù)，只需用相機(jī)快照即可?！?/p>

與傳統(tǒng)的同軸干涉測(cè)量相比，研究人員展示的KK方法不僅加快了測(cè)量速度，而且使其更加簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)。由于這項(xiàng)新技術(shù)，科學(xué)家們獲得了一種強(qiáng)大的方法來(lái)解開(kāi)OAM結(jié)構(gòu)光波的秘密。這一突破有可能徹底改變與傳統(tǒng)的同軸干涉測(cè)量相比，研究人員展示的KK方法不僅加快了測(cè)量速度，而且使其更加簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)。由于這項(xiàng)新技術(shù)，科學(xué)家們獲得了一種強(qiáng)大的方法來(lái)解開(kāi)OAM結(jié)構(gòu)光波的秘密。這一突破有可能徹底改變各種技術(shù)，為不久的將來(lái)結(jié)構(gòu)光領(lǐng)域的令人興奮的進(jìn)展鋪平了道路。

審核編輯 黃宇