光涡流具有通过利用轨道角动量的额外自由度来增加数据容量的巨大潜力。另一方面,各向异性2D材料是对未来综合偏振敏感光子和光电设备的有希望的构建块。在这里,用在超薄2d仙境植物燃料上构图的叉全息图证明了高度各向异性的第三谐波光学涡流束的产生。表明,各向异性非线性涡流束的产生可以独立于叉形方向相对于晶体学方向而实现。此外,2D叉全息图旨在产生具有不同各向异性反应的不同拓扑电荷的多个光学涡旋。这些结果铺平了迈向基于2D材料的各向异性非线性光学设备,用于光子整合电路,光学通信和光学信息处理。
我们通过合并自制模式选择耦合器(MSC)来展示可见光的全纤维涡流激光器。绿色或红色波带的MSC是通过专门设计和融合单模纤维(SMF)和几个模式纤维(FMF)来制造的。分别在绿色和红色波长下分别从LP 01到LP 11模式的功率分离器和模式转换器,插入可见漏洞的MSC作用。红光全纤维涡流激光器由10厘米Pr 3 + /yb 3 +:Zblanfer,纤维bragg螺纹,纤维末端 - 面镜和635 nm的MSC形成,可产生涡流束,涡流束在634.4 nm and Autpute power ob±1处产生涡流±1。绿色全纤维涡流激光器由12厘米Ho 3 +:Zblanfier,两个纤维尾镜和550 nm的MSC组成,该MSC在548.9 nm处产生OAM±1的涡流梁,输出功率为3 mW。
在结构化光的领域,光学涡旋及其矢量扩展(矢量涡流束)的研究因其独特的相位和极化特性而引起了很大的兴趣,这使它们对许多潜在应用有吸引力。结合了涡流束和各向异性材料的优势,可以在非线性光学,量子和拓扑光子学中实现电磁场剪裁和操纵的独特可能性。这些应用程序需要一个全面的建模框架,该框架构成了各向异性材料和矢量涡流梁的属性。在本文中,我们描述了一个半分析模型,该模型将矢量衍射理论扩展到通过单轴平板传播的聚焦涡流梁的情况,考虑到标量和矢量涡流的情况下,在laguerre-gaussian模式基础的共同框架中。该模型旨在提供对方法的全面描述,从而实现复杂的光束传输,从单轴各向异性材料中进行特定应用中的单轴各向异性材料的反射和传播。作为其多功能性的演示,我们采用了开发的方法来描述具有各种分散特征的单轴材料中高阶涡流束的传播,探索椭圆形,双曲线和epsilon-near-near-Zero机制。我们展示了培养基各向异性的变化如何因其相互作用的矢量性质而改变束结构,这是由于介质的不同介电性用于横向和纵向场的组件。如果可以通过有效的培养基参数描述,则该方法的适用性可以扩展到人工结构化的介质。开发的形式主义将有助于对复杂梁与单轴材料的相互作用进行建模,从而为多种情况提供了共同的框架,这也可以扩展到电磁波之外。
摘要:我们考虑一种通过二维刺激的拉曼绝热通道(2D搅拌)过程的亚波长超定位和原子质波的图案的方法。最初在其地面上制备的原子与Doughnut形的光学涡流泵束相互作用,而波动波则在空间中具有恒定(顶帽)强度曲线的激光束。梁以违反直觉的时间序列发送,其中stokes脉冲在泵脉冲之前。与行动波和涡流束相互作用的原子通过2D搅拌将其转移到最终状态,而位于涡流束核心的原子保持在初始状态,从而在基态原子的空间分布中形成了一个超鼻纳米尺度原子位。通过数值模拟,我们表明,2D搅拌方法的表现优于建立的相干种群捕获的方法,从而产生了原子激发的更强限制。Gross-Pitaevskii方程的数值模拟表明,使用这种方法可以在被困的Bose-Einstein冷凝物(BEC)中创建2D明亮和深色的孤子结构。该方法允许人们避免由常规方法固有的衍射极限设置的限制,以形成局部孤子,并完全控制纳米分辨率缺陷的位置和大小。
可调的涡流梁在各种领域具有相关性,包括通信和传感。在本文中,我们证明了具有二阶非线性敏感性的材料薄膜中非线性自旋轨道相互作用的可行性。值得注意的是,非线性张量可以混合泵场的长界线和横向成分。我们在从心理上观察到了我们从第二次谐波生成过程中的理论预测。尤其是,我们证明非线性薄膜可用于产生第二谐光灯的矢量涡流束,当时被圆形偏振的高斯束激发时。
量子密钥分布(QKD)是通信技术的新方向。QKD建立了两个当事方(通常称为Alice和Bob)之间的安全连接,其中量子力学定律提供了有目的的通道的可靠性,其中最重要的是无关定理[1]。从长远来看,QKD基于计算数学函数的复杂性,QKD比常见的密码系统提供了更安全的连接。第一个提出的方案是BB84 [2],其中秘密键是通过使用两个正交光子极化碱基来生成的。从那时起,研究了许多方案和实验方案以改善QKD系统的参数并扩大其应用的可能性[3]。尤其是,自由空间QKD由于其灵活性和移动性而积极开发,可用于移动设备[4],卫星通信[5]和物联网(IoT)[6]。与光纤纤维相比,自由空间QKD尚未在商业系统中广泛使用。这些系统的主要局限性是高斯光束偏离由大气湍流和天气条件引起的原始传播方向的偏差。为解决此问题,目前使用了具有较大入口或特殊校正系统的伸缩系统,这增加了QKD系统的复杂性,重量和成本。作为梁偏差补偿的另一种方法,可以使用光涡旋,根据许多研究[7,8],在湍流气氛中更稳定。这些问题将在本文中探讨。光涡流或具有轨道角动量(OAM)的光辐射在其中心具有空间奇异性,相位保持不确定,并且沿着梁的内边缘从0到2π不等[9]。这些过渡的数量对应于涡旋的拓扑电荷。目前,已经在QKD系统中研究了涡流束,特别是作为编码信息的基础[10]和相对于轨道动量的通道[11]。但是,在自由空间QKD中具有湍流气氛的高斯和涡流梁的传播及其对此类系统参数的影响之间没有比较。此外,没有对相位调节保存进行的实验研究,并对涡流束进行了额外的调节和解调,这对于将大气通道与光学纤维有效整合是必不可少的。
携带轨道角动量(OAM)的电子涡流束(EVB)在一系列基本的科学研究中起着关键作用,例如手性能量损坏光谱和磁性二色症光谱。到目前为止,几乎所有实验创建的EVB都表现出各向同性甜甜度强度模式。在这里,基于电子束的位置差异角与沿方位角方向的相位梯度之间的相关性,我们表明可以将自由电子量身定制为具有独立于携带OAM的可自定义强度模式的EVB。作为概念验证,通过使用计算机生成的全息图和设计相掩膜来塑造传输电源显微镜中无入射电子的塑造,将三个结构化的EVB量身定制,以表现出完全不同的强度表现。此外,通过模态分解,我们定量研究了它们的OAM光谱分布,并揭示了结构化的EVB呈现了由本地各种地理学诱导的一系列不同特征态的叠加。这些结果不仅概括了EVB的概念,而且还表现出除OAM外,电子束操纵的高度可控程度。
摘要近年来对结构化标量涡流束的光学手性和自旋角动量进行了深入研究。这些梁的伪内拓扑电荷ℓ造成其独特特性的原因。是由带有拓扑电荷的标量涡流梁的叠加构建的,圆柱矢量涡流梁是具有空间上不均匀极化分布的高阶庞加尔模式。在这里,我们强调了这些高阶结构梁在偏尾(弱焦点)和非顺式(紧密的聚焦)条件下的光自旋和手性密度的高度可调节和异国情调的空间分布。我们的分析理论可以在任何高阶或杂种庞加莱球体上产生每个点的自旋角动量和光学手性。表明,可调的pancharatnam拓扑电荷ℓp =(ℓa +ℓb) / 2和偏振指数m =(vector涡流梁的vortex beam的ℓb - ℓa) / 2在自定义其旋转和chir式空间分布方面起着决定性的作用。我们还提供了正确的分析方程式,以描述集中的非顺式标量贝塞尔束。
我们提出了一种旨在在四级原子光耦合系统中与携带轨道角动量(OAM)相互作用的四级原子光耦合系统中自发发射系统中的时尚控制的方案。原子包含一个地面和两个激发态,并与两个激光场相结合,形成了一个V子系统,其中上部状态仅通过两个通道腐烂到共同的第四个状态。通过研究原子的各种初始状态,并考虑自发发射通道中的量子干扰的存在或不存在,我们分析了如何在发射光谱上携带OAM的涡流束烙印的特征。光学涡流与量子系统(包括其环境模式)之间的相互作用会引起各种各样的时尚行为,包括二维光谱狭窄,光谱峰增强,光谱峰抑制和空间azimuthal平面中的自发发射或淬火。我们的发现阐明了原子 - 涡流光束相互作用的动力学,并提供了对量子水平上发射特性操纵的见解。