一种产生时空相干涡旋和时空位错的方法技术

本发明专利技术涉及光学技术领域，具体是一种产生时空相干涡旋和时空位错的方法，首先，将部分相干脉冲光束(PCPB)的交叉谱密度函数表示为多个空间频率域本征函数的非相干叠加；然后利用傅里叶变换得到PCPB的互相干函数表达式，并将该表达式表示为多个空间时间域本征函数的非相干叠加；然后将时空涡旋相位加载到时间空间域的本征函数中，得到具有时空涡旋相位PCPB的互相干函数的解析表达式；然后让具有时空涡旋相位PCPB互相干函数的实部和虚部分别等于零；最后产生时空相干涡旋和时空位错的位置位于实部和虚部均为零处，即产生时空相干涡旋和时空位错。该方法通过构建一种具有时空相干涡旋的部分相干脉冲光源，非常方便地对时空相干涡旋和时空位错进行动态调控。涡旋和时空位错进行动态调控。涡旋和时空位错进行动态调控。

【技术实现步骤摘要】
一种产生时空相干涡旋和时空位错的方法


[0001]本专利技术涉及光学
，特别涉及一种产生时空相干涡旋和时空位错的方法。

技术介绍

[0002]光束的轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)调控是近年来激光
的前沿热点。通过对光束OAM自由度的按需调控获得各种各样的结构光束，在光通信、激光加工、光镊、激光雷达、空间探测等领域有着巨大的应用潜力。
[0003]传统的OAM调控主要是对稳态光束纵向OAM的调控，近来，随着超短脉冲激光技术的发展，OAM调控获得突破性的进展，詹其文教授团队将超短脉冲光束的时间域调控和空间光场调控创造性地结合起来，首次从理论到实验展示了具有时空涡旋相位并携带横向OAM的新型光束，开创了一个全新的OAM自由度，在光通信、光信息处理、量子光学、粒子操控、新型能源、相对论空间物理等领域具有重要的潜在研究和应用价值。不同于纵向OAM光束的OAM矢量平行于光束传播方向，横向OAM光束的OAM矢量垂直于光束传播方向。由于该光束本质上是多色光波包，一般又被称为“时空涡旋”。事实上，这种横本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生时空相干涡旋和时空位错的方法，其特征在于：包括以下步骤：将部分相干脉冲光束(PCPB)的交叉谱密度函数表示为多个空间频率域本征函数的非相干叠加；利用傅里叶变换得到PCPB的互相干函数表达式，并将该表达式表示为多个空间时间域本征函数的非相干叠加；将时空涡旋相位加载到时间空间域本征函数中，得到具有时空涡旋相位PCPB的互相干函数解析表达式；让具有时空涡旋相位PCPB互相干函数的实部和虚部分别等于零；产生时空相干涡旋和时空位错的位置位于实部和虚部均为零处，即产生时空相干涡旋和时空位错。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：PCPB的交叉谱密度函数的表达式为：上式中：λ
mnk
为模式的权重函数，下标m、n、k为大于1的正整数，r表示横向空间坐标矢量，z表示传输距离，φ
mnk
(r,ω,z)为厄米
‑
高斯模，被定义为：被定义为：被定义为：被定义为：被定义为：被定义为：d＝(a2+2ab)
1/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)；(8)；式(2)中：
H
m(n)
为m或n阶厄米多项式，z0表示束腰平面的位置，ω0表示脉冲载波频率，w0和σ0分别表示方均根束宽和空间相干长度，T0和T
c
分别表示脉冲宽度和脉冲时间相干长度，Ω0和Ω
c
分别表示脉冲光谱宽度和脉冲光谱相干长度，φ
k
(ω)为源光谱分布。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据傅里叶变换，在时间空间域中，PCPB的互相干函数可以表示为：式(11)中，为φ
mnk
(r,ω,z)的傅里叶变换，记做FT[
·
]，即：4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：考虑具有拓扑电荷q的时空涡旋相位：式(13)中：t和x分别是时间和空间坐标，t
s
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁超亮，亓协兴，王嘉，王军强，王海霞，赵存华，井晨睿，赵志国，潘留占，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：