内容概要：本文详细介绍并复现了2021年发表于Nature Communications的文章，利用全介质超表面技术实现了完美矢量涡旋光束和庞加莱球光束的生成。文中解释了完美矢量涡旋光束的特点，即其不受拓扑荷变化影响，保持稳定矢量特性和可控偏振变化。文章重点介绍了两种不同拓扑荷数的超表面模型，展示了不同阶次的完美涡旋光产生，涡旋图案半径基本不变。此外，提供了FDTD模型、设计脚本、Matlab计算代码及复现结果，涵盖从相位和透射率中挑选用于自旋解耦合的八个单元结构的代码，以及计算多种理论结构光场相位分布的脚本。 适合人群：对光学技术尤其是超表面技术和矢量涡旋光束感兴趣的科研人员和技术开发者。 使用场景及目标：适用于光学加密、光通信、光学操控和光学传感等领域，旨在帮助研究人员理解和掌握全介质超表面技术的具体实现方法和应用场景。 其他说明：本文不仅提供理论背景，还包括详细的实验步骤和代码，便于读者进行复现实验。

全介质超表面技术：实现完美矢量涡旋光束与庞加莱球光束的生成与复现,全介质超表面技术：实现完美矢量涡旋光束及庞加莱球光束的生成与复现——基于FDTD仿真的拓扑荷数超表面模型案例研究,完美矢量涡旋光束 超表面 超透镜 fdtd仿真 复现：2021年Nature Communication ：Broadband generation of perfect Poincaré beams via dielectric spin-multiplexed metasurface lunwen介绍：全介质超表面实现完美矢量涡旋光束生成和完美庞加莱球生成，完美矢量涡旋光束不随拓扑荷的变化而变化，同时满足矢量光场的偏振变化，主要用于光学加密等领域； 案例内容：主要包括文章的两个不同拓扑荷数的完美矢量涡旋光束生成的超表面模型，不同阶次的完美涡旋光产生，其涡旋图案的半径基本不变。 同时验证了全庞加莱球光束的偏振变化和矢量特性。 所有结构采用二氧化钛介质单元执行几何相位加传输相位来构建； 案例包括fdtd模型、fdtd设计脚本、Matlab计算代码和复现结果，以及一份word教程，附带从相位和透射率中挑选用于自

用庞加莱球法测量单模光纤中的二阶偏振模色散,并对二阶偏振模色散的各个分量的统计特性及其影响进行了分析。对75 km的G.652普通单模光纤的二阶偏振模色散进行了测量,并对二阶偏振模色散的平行分量、垂直分量、偏振相关色散和消偏振项进行了详细的分析,得到了二阶偏振模色散随波长的分布情况、统计特性以及偏振主态随波长的变化情况。从统计结果可以得到,与偏振相关色散项相比,消偏振项在二阶偏振模色散中起主要作用。该研究对二阶偏振模色散的补偿有一定的指导意义。

提出了基于琼斯矩阵的矢量涡旋光偏振态的庞加莱球表示方法。应用琼斯矩阵法建立了基于圆偏振涡旋基矢的矢量涡旋光束的电场矢量分布模型。分析了光束的拓扑荷和方位角对矢量涡旋光束偏振态的影响，给出了不同拓扑荷的矢量涡旋光束偏振态的庞加莱球表示方法。与传统的利用斯托克斯参量建立的高阶庞加莱球表示方法相比，矢量涡旋光束描述方法的物理意义更加清晰明了。求解电场矢量的亥姆霍兹方程，发现该光束电场矢量的振幅服从贝塞尔高斯分布。