光纤中的几何相位诱导任意偏振与轨道角动量生成

"这篇文章主要探讨了在螺旋扭曲双折射光子晶体光纤（TB-PCF）中，光的偏振和轨道角动量（OAM）状态如何随光纤结构变化而演变。研究发现，当通常的线性偏振（LP）模式在TB-PCF中传播时，会周期性地激发圆偏振（CP）分量，这源于光纤中的几何相位。随着线性双折射的增加，对于固定的扭转速率，S3（Stokes参数之一）的激发会增大。如果线性双折射足够大，除了S3的激发外，还可以观察到CP滤波行为。通过分析几何相位的符号，研究了具有周期性扭转反转的TB-PCF的特性。" 文章深入研究了光在螺旋扭曲双折射光子晶体光纤中的传播特性，重点在于几何相位对光偏振和轨道角动量的影响。光子晶体光纤（PCF）是一种具有独特光学性质的光纤，其内部结构设计允许对光的传播进行精细控制。在TB-PCF中，光纤的螺旋结构导致光的双折射现象，即光的不同偏振态以不同的速度传播。 文中提到，当线性偏振光（LP模式）在这样的光纤中传播时，会出现圆偏振光（CP）的周期性激发。这是由于光纤中的几何相位，也称为阿贝相位或拓扑相位，它与光传播路径的几何形状有关，特别是在螺旋结构中。这种现象可以理解为光在光纤中传播时，因为结构的非对称性，使得不同偏振态的光经历不同的相位延迟。 随着线性双折射的增加，这一激发效应更加显著。线性双折射是光纤材料属性，导致两个正交偏振态的光在传播时相位差不为零。当双折射达到一定水平时，除了S3（Stokes参数的第三个分量，用于描述偏振状态）的周期性变化，还会出现一个CP过滤效应，即某些特定的圆偏振成分被增强或抑制。 此外，通过分析几何相位的符号，作者还讨论了具有周期性扭转反转的TB-PCF的特殊性质。这种反转可能会导致相位关系的变化，从而影响光的偏振和OAM状态的演化。这种光纤设计可以用于创建新型的光束整形器、偏振控制器以及轨道角动量的生成和操控装置，对于光通信、量子信息处理和光学实验等领域有潜在的应用价值。 该研究揭示了TB-PCF中的几何相位诱导的任意偏振和OAM生成机制，为理解和利用这些光纤的独特性质提供了理论基础，并可能促进未来光子学技术的发展。