根据广义的惠更斯-菲涅耳原理, 研究了涡旋光束在湍流大气中的传输特性。研究结果表明, 涡旋光束在湍流大气中传输时, 截面光强会从空心分布转化为高斯分布。光束所带的拓扑电荷数以及大气湍流均会影响光强分布的变化。研究结果还表明, 涡旋光束能够抑制大气湍流对光束扩展的影响, 这一现象得到了实验上的证实。通过杨氏双缝干涉的方法, 还研究了涡旋光束经过湍流大气传输后的拓扑电荷数。研究发现, 涡旋光束经过湍流大气后, 拓扑电荷数将发生波动。

Matlab实现LG涡旋光束,包含拉盖尔-高斯涡旋光束数学描述

comsol涡旋光束仿真.mph

利用涡旋光束与锥透镜透射率函数设计相位掩模板，采用平面光照射写入相位掩模板的空间光调制器(SLM)，则在SLM的傅里叶平面上产生了完美涡旋光束，解决了傅里叶平面0级和±1级光谱重叠的问题。提出了一种完美涡旋光束的空间自由调控技术，通过实验分析，明确了空间调控位移与调控因子间的函数关系，调控精度达到了2.25 μm。通过在线调节锥透镜的锥角参数，实现了完美涡旋光束中心亮环半径的自由调控，并得到光束中心亮环半径与锥角的二次函数关系。将波长为532 nm和632.8 nm入射光产生的完美涡旋光束作对比，结果表明，当入射波长较长时，仍可得到较小半径的完美涡旋光束。该研究为完美涡旋光束在微粒操纵、光学信息编码、光学测量及基于轨道角动量的光纤通信等领域的应用提供了新思路。

涡旋光束具有螺旋波前、携带相位奇点和轨道角动量等物理特性, 在粒子操控、量子信息、超分辨成像、光通信等领域具有重要的应用, 并已成为学术界的研究热点。得益于相干光学理论的快速发展, 将相干性作为新的自由度引入涡旋光束中, 提出新型涡旋光束即部分相干涡旋光束。相较于完全相干涡旋光束, 部分相干涡旋光束具有独特的物理内涵和光学特性, 尤其是对其相干性和拓扑荷的联合调控会引发一系列奇特的新物理效应(如相干奇点、光束整形、偏振态转换、自修复等)。回顾了部分相干涡旋光束的基本理论及发展历程, 着重对部分相干涡旋光束的理论模型、传输特性、实验产生、实验测量和应用基础研究进行了阐述。

可以用来模拟改变相位的超构造表面，最终生成涡旋光

利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置, 观察衍射图中光斑的分布规律, 并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗条纹的数量和朝向便可确定入射涡旋光束的拓扑荷的大小和正负, 利用相位校正技术或光束复制技术可以使衍射结果中的条纹更加清晰, 使用这两种技术后可将检测到的拓扑荷数提高至30。该研究为OAM复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。

分析了涡旋光与平面波的干涉现象，利用涡旋光共轴叠加干涉生成携带双态轨道角动量的光，并将其应用于轨道角动量拓扑荷数的检测。利用叉形错位光栅制备呈中心对称的涡旋光束，并讨论了在不同拓扑荷数情况下，利用两束涡旋光束干涉制备双态轨道角动量光束。数值模拟和实验结果表明，随着拓扑荷数的数值及正负的变化，两束涡旋光束干涉叠加后其干涉图像发生规律性的变化，据此可检测涡旋光束。涡旋光束在信息传输及编码方面具有重要意义，此研究为其在自由空间通信中的复用提供了实验依据，也为光通信系统的性能改善提供了可能。

涡旋光束是一种携带有轨道角动量的特殊光束,近年来在光信息传输与加密、天文学探测、微观粒子操纵和生物医学等领域具有广泛的应用价值。传统的涡旋光束产生方法存在一定的局限性,如只能生成特定波长、元器件尺寸偏大和集成化程度较低,而基于超表面微纳技术的发展为涡旋光束的产生和操控提供一种全新的可能性。鉴于此,提出一种基于勾型超表面阵列的涡旋光束产生方法,该超表面结构能够有效地减小涡旋光束生成器件的尺寸,可以实现器件的集成化,且该超表面结构不依赖于特定入射光的圆偏振特性、波长和偏振方向,从而能够实现高拓扑荷数涡旋光束的生成。

实验验证了一种利用幂指数相位涡旋光束（PEPV）操控微粒的方法。该方法基于幂指数相位涡旋光束理论，产生不同拓扑荷数与方位角幂指数大于1的涡旋光场的相位全息图，并将该全息片经计算机输入到空间光调制器(SLM)上用于调制入射激光光束。利用透镜对被调制光束进行傅里叶变换，利用光阑在频域对衍射光斑进行筛选和过滤，并利用倒置高倍光学显微镜将光束成像于载物台样品上。利用该幂指数相位涡旋光束对微米级粒子实现了定向光学输运。研究结果表明，该光束在粒子的定向输送与收集方面有独特的功能，将进一步拓展光学涡旋光束的实际应用范围。