螺旋相位片 螺旋相位板 相位板 隨機相位片 復(fù)合型相位片 漩渦光束 光學(xué)旋渦 漩渦光元件 渦旋光束元件 方形光斑螺旋相位片 渦旋拓撲荷 拓撲荷數(shù) 在

光學(xué)中，有一類光束具有螺旋相位波前結(jié)構(gòu)或者相位奇點的特殊光場分布，其波 傳播方向上的軸螺旋前進，這種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致光束在光軸處相互抵消，投影到一個平面上看起來像中心暗孔的光環(huán)，這類光波通常被稱作“光學(xué)渦旋（Optical Vortices ，簡稱 OV ）”，也可以稱為漩渦光束或渦旋光。 渦旋光束/ 漩渦光近年來引起了物理 學(xué)界的濃厚興趣。所謂渦旋光束即具有連續(xù)螺旋狀相位的光束，光束的波陣面既不是平面，也不是球面，而是像旋渦狀，具有奇異性。渦旋光束具有柱對稱的傳播性質(zhì)，此種光束的渦旋中心是一個暗核，在此光強消失，其在傳播過程中也保持中心光強為零。

渦旋光束的相位波前成螺旋形分布，所以波矢量有方位項，且其繞著渦旋中心旋轉(zhuǎn)。而正是因為這個旋轉(zhuǎn)，光波攜帶了軌道角動量。在這個螺旋相位的中心具有奇異性，因為此處的相位是不確定的，而且場振幅也消失了，因此漩渦光的中心形成了 “黑心光束”。 獲得渦旋光束 通用的方法就是采用螺旋相位片，螺旋相位片能夠充當(dāng)相位特征f(x,y) 的單色項的光學(xué)元件。

目前，除了可用螺旋相位板產(chǎn)生渦旋光束之外，還有許多方法可以產(chǎn)生渦旋光束。如運用全息光柵，由低階高斯模產(chǎn)生渦旋光束；也可采用包含球形透鏡和柱透鏡的模式轉(zhuǎn)換器，由高階厄米原高斯模獲得渦旋光束；還可選擇性地直接從具有相位轉(zhuǎn)換裝置的激光諧振腔中產(chǎn)生渦旋光束等。但螺旋相位板是獲得漩渦光 簡單、直接的方法，其能夠方便地設(shè)計漩渦光的直徑和拓撲荷數(shù)，滿足用戶的各種需求。

螺旋相位板也稱為螺旋相位片、漩渦光元件、貝塞爾振幅調(diào)制螺旋相位片，螺旋相位片的英文翻譯為Spiral Phase Plate 或 Vortex ，渦旋光束元件，是相位板的一種，相位板英文名稱為 Phase-plate 。 維爾克斯光電提供 全面的螺旋相位片產(chǎn)品，有高達數(shù)百種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，不僅在波長上涵蓋193nm~10.6um 的激光波段和 0.1THz~4THz 的太赫茲波段，而且包含 1~12 個拓撲荷數(shù)，還包括臺階型和連續(xù)面型兩種表面結(jié)構(gòu)，能夠滿足用戶的各種需求。



螺旋相位片的特點：
激光通過螺旋相位片之后產(chǎn)生的光學(xué)渦旋具有 主要特性：螺旋相位波前結(jié)構(gòu)、確定的光子軌道角動量（OAM ）以及暗心結(jié)構(gòu)。 在螺旋相位片產(chǎn)生的環(huán)形光斑上，光的相位隨著旋轉(zhuǎn)角度單調(diào)變化，相位的變化量和角度已經(jīng)拓撲荷數(shù)有關(guān)。 渦旋光束之所以應(yīng)用非常廣泛，特別是在光學(xué)操控領(lǐng)域 優(yōu)勢，是因為渦旋光束所具有的螺旋波面可以聚焦成環(huán)形的光陷，而這個環(huán)形的光陷就是光學(xué)渦旋。

螺旋相位片的應(yīng)用：
這一特殊性質(zhì)在光通信技術(shù)、量子信息技術(shù)等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。 渦旋光束已經(jīng)在現(xiàn)代多項科技中取得了廣泛應(yīng)用，它不僅可用于增大激光腔的模體積，光的光導(dǎo)，頻率移動，角動量的改變，而且還可以作為在自聚焦介質(zhì)中的暗孤子。渦旋光束所擁有的軌道角動量 可用于自由空間光通信的信息解碼。不過， 突出的還是其在光學(xué)微操控領(lǐng)域中的應(yīng)用，如對微粒和原子的光陷，捕獲和引導(dǎo)粒子，旋轉(zhuǎn)吸收的粒子等。光操控在現(xiàn)代科技中被譽為是一項非凡的技術(shù)，運用梯度力和散射力的原理，通過這項技術(shù)我們便可以實現(xiàn)控制微粒的運動。渦旋光場在光學(xué)微控領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)導(dǎo)致了人們對光場中光學(xué)角動量的大量研究，尤其是拉蓋爾原高斯光場和高階貝塞爾光場。由于梯度力，微粒可被陷于此種渦旋光中，而通過散射或吸收，微粒又可因角動量轉(zhuǎn)換，沿著光場的環(huán)狀光強分布旋轉(zhuǎn)。 螺旋相位片的研究發(fā)展非常迅速，已經(jīng)用于顯微鏡的光鑷，高速無線電漩渦通信（可傳輸每秒 2.5Tb 的數(shù)據(jù)），取代普通流式細胞篩選機的“光鑷”（ Optical Tweezer ），作為束縛粒子的“勢阱”，作為調(diào)整粒子旋轉(zhuǎn)方向的“光學(xué)扳手（ Optical Spanners ），量子信息技術(shù)的密碼通信（利用渦旋光拓撲荷可任意改變的特點），此外，螺旋相位片在成像、計算等領(lǐng)域也有應(yīng)用。

基于螺旋相位片產(chǎn)生的渦旋光束和光學(xué)渦旋具有復(fù)雜性和多樣性的特征，還有它們所具有的應(yīng)用潛力， 地受到了人們的關(guān)注。渦旋光束可以作為光學(xué)鑷子( 光鉗 ) 、光學(xué)扳手和原子電動機等，這些都可以用于操控某些微觀粒子 ( 包括中性原子或分子等 ) 。渦旋光束和光學(xué)渦旋的研究領(lǐng)域可謂深遠，基于渦旋光束和光學(xué)渦旋這一研究課題的基礎(chǔ)性和前瞻性，它對光的本性認(rèn)識具有深刻的影響。維爾克斯光電盡全力為國內(nèi)的相關(guān)應(yīng)用團隊提供服務(wù)，希望在未來創(chuàng)造更多有價值的研究成果及應(yīng)用。