自旋-軌道相互作用下X型渦旋光束的傳播特性

肖維維，張晗，趙馨穎，馬洋，龐曉炎

（1 西北工業大學電子信息學院，西安710072）

（2 陜西師范大學物理學與信息技術學院，西安710119）

0 引言

渦旋光束是一類具有螺旋等相位面的光束，其橫截面中心存在相位奇點，光強為零。渦旋光束理論上可以攜帶具有任意模態的軌道角動量（Orbital Angular Momentum，OAM），并且不同軌道角動量模態的渦旋光束彼此相互正交［1-3］。由于這些特殊性質，渦旋光束已經在無線通信［4-7］、光鑷［8-9］、顯微鏡［10］等領域得到了廣泛的研究與應用。然而，渦旋光束的研究主要集中在經典渦旋領域［11-19］，而對于螺旋相位結構非線性變化的非經典渦旋光束的研究較少。

非經典渦旋光束的研究主要集中在二維標量場中［20-28］，比如自由空間中非經典渦旋光束的運動軌跡［21］，非經典渦旋偶極子Airy 波束的相位奇點和能量通量［24］。2020年，LI Jinhong 等［27］對三維矢量光場中高數值孔徑系統中渦旋光束的傳播特性進行了研究，當入射波為傳統非經典波束，即旋轉相位因子對強度和相位均有影響的渦旋光束時，傳統非經典渦旋光束在實驗中不易進行調制。PANG Xiaoyan 等［28］提出了一種新型的非經典渦旋光束（X 型渦旋光束），此類非經典渦旋光束的旋轉相位因子只對其光場相位分布有影響，并且通過空間光調制器或者螺旋相位板調制即可產生，并研究表明X 型渦旋光束在緊聚焦系統中會產生一些有異與傳統經典渦旋和傳統非經典渦旋光束的橫向焦移和光強旋轉現象，而且其旋轉相位梯度對非經典渦旋光束具有調控作用。……