The invention relates to a method for generating a spatiotemporal vortex light field and a detection method for spatiotemporal vortex light field. By applying a vortex phase to a chirped femtosecond laser pulse on the spatial frequency \u2011 frequency plane, a vortex light field is generated on the time \u2011 space plane. Then, the intensity distribution of the interference fringes is measured and recorded by reference to the interference between the ultrafast pulse and the measured space-time vortex light field. Finally, the phase distribution information and the three-dimensional intensity distribution information of the space-time vortex light field are reconstructed by the interference fringes formed by hundreds of slices in the time dimension. Without the use of complex nonlinear effect, the spatiotemporal vortex light field with controllable pure transverse optical orbital angular momentum can be easily generated. The light energy flows in space and time dimensions, which has novel and unique application prospects. The method of the invention can also be extended to other spectral ranges and even other physical fields with wave characteristics, so as to study the spatiotemporal vortex light field in a wider range The physical field provides a pioneering method.
【技术实现步骤摘要】
产生时空涡旋光场的方法及时空涡旋光场的检测方法
本专利技术涉及一种光学技术,特别涉及一种产生时空涡旋光场的方法及时空涡旋光场的检测方法。
技术介绍
众所周知,光具有沿传播方向的线性动量。此外,光也具有角动量。光的角动量包括与圆偏振相关的自旋角动量和与涡旋相位相关的轨道角动量。光的自旋角动量一般是纵向的。光的纵向自旋角动量对应左旋圆偏振和右旋圆偏振两个状态。近年来,光的横向自旋角动量开始被发现,例如紧聚焦的光束以及波导的倏逝波。横向自旋角动量的独特性质被逐渐应用于自旋轨道角动量耦合、量子光学通信以及光镊等新方向。另一方面,光学轨道角动量与光学自旋角动量的性质截然不同。光学轨道角动量通常是在光束的横截面施加螺旋相位而产生,该螺旋相位旋转一周的相位变化量一般是2的整数倍,这个整数被称为拓扑荷。螺旋相位的旋转方向对应拓扑荷的正负号。螺旋相位的中心是一个相位奇点,强度为0,因此光束横截面的光强分布为环形,这样的具有涡旋相位的光场的Poynting矢量具有横向分量,横截面上不同位置的Poynting矢量的横向分量环绕相位奇点。与光学自旋角动量只有两个态不同,光学轨道角动量的态的数目是无穷的,因为拓扑荷可以取任意的整数。光学轨道角动量可应用于光镊、超分辨率显微镜以及高速光通信。上述光学轨道角动量的方向是纵向的,而横向光学轨道角动量的研究还非常稀少。有限的理论工作表明,横向光学轨道角动量可能以时空涡旋光场的形式存在。在极高功率脉冲激光和空气的非线性相互作用中,一小部分能量在子午平面内循环流动,形成具有横向光学轨道角动 ...
【技术保护点】
1.一种产生时空涡旋光场的方法,其特征在于,通过在空间频率-频率面,对飞秒激光器发出的啁啾脉冲施加涡旋相位,从而在时间-空间面产生涡旋光场。/n
【技术特征摘要】
1.一种产生时空涡旋光场的方法,其特征在于,通过在空间频率-频率面,对飞秒激光器发出的啁啾脉冲施加涡旋相位,从而在时间-空间面产生涡旋光场。
2.根据权利要求1所述产生时空涡旋光场的方法,其特征在于,所述在空间频率-频率面,对啁啾脉冲施加涡旋相位具体方法:首先,飞秒激光器发出的啁啾脉冲先后经过衍射光栅和柱透镜进行时间-频率域的傅里叶变换,再入射到液晶光调制器在空间频率-频率面施加涡旋相位。
3.根据权利要求2所述产生时空涡旋光场的方法,其特征在于,所述液晶光调制器的涡旋相位可控,可取任意的拓扑荷,并且相位奇点的位置也可选择。
4.根据权利要求1或2所述产生时空涡旋光场的方法,其特征在于,所述啁啾脉冲为锁模飞秒激光器产生的脉宽为3ps的啁啾脉冲。
5.根据权利要求4所述产...
【专利技术属性】
技术研发人员:詹其文,郑震洧,万辰皓,陈建,
申请(专利权)人:上海理工大学,
类型:发明
国别省市:上海;31
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