电磁波的矢量性质在光物质相互作用，光学传输和成像中起着不可或缺的作用。对光的偏振态的控制在单分子检测，纳米等离子体，光学镊子，非线性显微镜和光学相干断层扫描中已经广泛地利用。然而，通过在三维无序介质中多次散射，事先制备的预定偏振态的光在输出时被扰乱。

图3 克服光纤解偏振和完全转换为正交偏振的实验演示

从另一个角度去考虑和研究这个问题，也就是说通过波前整形，利用多个散射耦合空间和偏振自由度，能够对入射光束进行偏振控制。MMF中的空间和偏振自由度之间相互耦合的特性，为仅利用输入波的空间自由度来控制输出场的偏振状态提供了可能。

近日，耶鲁大学和耶路撒冷希伯来大学的科研人员仅通过操纵激光束进入光纤的空间波前，证明了对所有输出模式的偏振态的完全控制。通过调制线性偏振（LP）光束的空间波前，MMF中的解偏作用被完全消除，并且透射光保持输入时的偏振态。此外，实现了输入偏振到任何偏振态的完全转换。利用空间自由度进一步在不限制输入偏振态的情况下，实现了各个输出模式偏振态的完全控制。理论分析和数值模拟表明，只有在光纤中发生模式耦合时，才能使用空间波前整形完全控制偏振。而在MMF中通常不可避免的随机模式混合为偏振控制提供了良好的基础条件。因此，波前整形可以使MMF作为高效的波片重构矩阵，将入射场的任意偏振态转换为任何所需的偏振态。对于成像和传感应用，所有输出空间模式的全偏振控制可以避免空间点扫描并且并行获取信息。另外对输出偏振态的完全控制将在内窥镜检查，光谱学，显微镜，非线性光学，量子光学，光学通信和光纤放大器等方面发挥巨大作用。相关内容以《Complete polarization control in multimode fibers with polarization and mode coupling》为题，发表在《Light: Science & Applications》

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