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涡旋光场由于具有轨道角动量，在量子信息编码，粒子旋转与控制，超分辨显微以及光镊领域都有巨大的研究价值。也是近年来广大科研工作者研究的一个重要方向。 在涡旋光场的研究中，光学涡旋阵列是一个重要研究方向，其在多微粒操控、高容量量子通讯等领域具有优势。目前，产生涡旋阵列的方法主要有三种：1、利用特殊微结构材料产生；2、利用达曼光栅的不同衍射级产生；3、利用多光束干涉产生。 这三种方法中，多光束干涉产生方法原理简洁，得到了较为广泛的研究。若采用涡旋光束作为叠加光束，该技术可简化为双光束干涉，并且能产生一种特殊的“摩天轮”式环形涡旋阵列，形成具有前沿应用价值的均匀环形光陷阱，如应用于原子捕获、量子兼并气体及莫特绝缘体转变等方面。然而，该技术需要两束特定拓扑荷值的涡旋光束干涉，一旦选定，其空间结构几乎不能调控；此外，其干涉光路结构较为复杂、光路调整难度较大。
河南科技大学李新忠教授课题组基于完美光学涡旋中的可控模式转换技术结合傅里叶变换相移技术，发展了一种单光路干涉环形涡旋阵列产生技术。下面做简单介绍： 实验光路：
实验主要器材：SLM（Holoeye，PLUTO-VIS-016，像元大小8um,分辨率1920*1080）laser（Laserwave Co,LWGL532）CCD(Basler acA1600-60gc,像元大小4.5um)
相位掩模制作：
实验过程：首先使用532nm,50mw的激光通过准直扩束后到达SLM上，然后光束反射回来经过透镜进行傅里叶变换得到EPOV光束并被CCD记录下来。由于光在通过扩束和光圈之后激光束变成近似平顶光束，并不满足椭圆高斯，为此引入椭圆孔径并与相位掩模相乘以获得近似椭圆形的平顶光束。 实验结果：
由比例因子m 调制的EPOV模式变换。
不同TC的EPOV强度模式
上图中EPOV与之共轭光束之间的干涉图案验证是否存在涡旋
通过调整轴锥角来固定EPOV的轴调
不同间隙位置的分数阶EPOV模式 结论：POV模式可以通过坐标变换方法自由转换为圆形到椭圆形。 通过调整缩放参数m，椭圆强度环会沿一个方向拉伸/挤压。 通过调制轴棱锥的锥角，可以沿另一个方向调整椭圆。 此外，获得了分数EPOV（半阶）的通用模式; 可以控制间隙的数量和位置。 在模式转换期间，观察到的模式模式始终保持较高的模式纯度。 对于特殊的分数EPOV，证明其TC在模式转换期间保持恒定，该技术可以提供多种POV模式。
参考文献: Xinzhong L I , Haixiang Ma , C huanlei Yin , Jie Tang , Hehe L I ,Miaomiao Tang , Jingge Wang Yuping Tai , Xiufang Li, and Yishan Wang. Controllable mode transformation in perfect optical vortices Vol. 26, No. 2 /22 Jan 2018(651-662) 部分引自中国激光 |
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