高电荷光旋涡的每个光子都具有大量子数的轨道角动量，所以它是测量宏观量子纠缠的理想来源。同时，它在角度遥感和精确空间测量方面也显示出了巨大的潜力。由激光器直接产生的光旋涡是亥姆霍兹方程的本征解，自然具有理想的品质。到目前为止，虽然已经对激光器直接产生光旋涡进行了大量的尝试，但产生的拓扑电荷仍然很低（小于10阶）。在这篇文章里，我们展示了从激光器直接产生具有高拓扑电荷的光旋涡。通过在激光器腔镜表面上激光刻入圆形图案，来产生具有高达288阶拓扑电荷的光旋涡。由此，我们提出了一种由激光器直接产生任意电荷光旋涡的理论设计标准，通过该方法甚至可以产生超过1000阶的光旋涡。我们还通过实验证明，由激光器产生的光旋涡可以稳定地传播，并且相对于由相位元件产生的光旋涡具有更显著的优势。这项成果将会为光旋涡开拓在量子光学和精确计量学中的应用。

（a）激光设备，LD：激光二极管；L1和L2：凸透镜；M1：凹面镜；OC：输出耦合器。（b）表面刻有圆形图案的输出耦合器。（c）圆形图案的照片。（d）直径为400μm的圆形图案的显微照片。

图1激光器产生光旋涡的示意图

（a）由激光器产生的具有不同拓扑电荷的光涡旋的光束轮廓。（b）柱形透镜模式转换器，L1：圆形透镜；L2和L3：两个相同的柱形透镜（焦距为f =50 mm）。（c）左：由LG0,288光束转换成的HG0,288光束的光束轮廓；右图：HG0,288光束的局部放大图。

图2 激光器产生的光旋涡和拓扑电荷测量

图3 比值ε（ε=a/ω0）与光旋涡拓扑电荷l之间的关系曲线（圆圈表示实验测量数据）

微信分享

x

用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

网站内容来源于互联网、原创，由网络编辑负责审查，目的在于传递信息，提供专业服务，不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如因内容、版权问题存在异议的，请在 20个工作日内与我们取得联系，联系方式：021-80198330。网站及新媒体平台将加强监控与审核，一旦发现违反规定的内容，按国家法规处理，处理时间不超过24小时。