艾里渦旋光束的多空間維度自由調(diào)控

王亞坤，臺玉萍，李新忠，3

（1 河南科技大學物理工程學院，河南洛陽471023）

（2 河南科技大學化工與制藥學院，河南洛陽471023）

（3 中國科學院西安光學精密機械研究所瞬態(tài)光學與光子技術國家重點實驗室，西安710119）

0 引言

近年來，研究人員根據(jù)空間傍軸波動方程在不同坐標系下的解，產(chǎn)生了不同的光束模式［1-5］，并對其光場結構、波前分布等進行了深入的研究。在此基礎上，由多光束疊加產(chǎn)生的復合光場，因光束之間的相互作用，產(chǎn)生了許多新穎的特性，促進了研究人員對光的本質(zhì)的理解，使其在大容量光通信［6-7］、微小粒子捕獲及輸運［8-9］、微納材料成型［10］領域發(fā)揮了重要的應用價值。

一般來說，多光束組合可以分為兩種：一種是由同一光束族組合產(chǎn)生的復合光場，稱為縱向疊加光場。研究人員利用多個參數(shù)不同的同種光束組合產(chǎn)生了復雜的結構光場，包括多個平面波［11］、高斯光束［12］、因斯-高斯光束［13］、厄米-高斯光束［14］、拉蓋爾-高斯光束［15-16］、貝塞爾光束［17-18］等。通過改變組合光束的相關參量實現(xiàn)光場振幅、相位的調(diào)控，其調(diào)控方式具有一致性，即組合光束的調(diào)控參量一致，而且分別調(diào)控相同參量時，其產(chǎn)生的結果也具有一致性。此外，不同光束族的光束組合產(chǎn)生的復雜光場稱為橫向疊加光場。該光場的產(chǎn)生通常是將一種光束嵌入到另一種光束中，進而產(chǎn)生所需要的復合光場。利用平面波與渦旋光束組合產(chǎn)生的螺旋形光場，可以實現(xiàn)三維手性微材料成型［10］；通過非線性雙波混頻，厄米-高斯光束和拉蓋爾-高斯光束組合后可以得到新的因斯-高斯模式［19-20］；……