空间光调制器精确测量螺旋光束轨道角动量的新方法

本文探讨了一种新颖的利用空间光调制器（Spatial Light Modulator, SLM）精确测量螺旋光束（Helical Beams）携带的光子轨道角动量（Photon Orbital Angular Momentum, OAM）的方法。该方法的核心是借助计算机生成全息图（Computer-Generated Hologram, CGH），这是一种特殊的光场调控手段，通过液晶显示的SLM来实现。 作者首先介绍了理论模型，利用平面波角谱衍射公式和柯林斯公式（Collins formula），对赫米高斯光束（Hermite-Gaussian beams）、拉盖尔高斯光束（Laguerre-Gaussian beams）以及贝塞尔光束（Bessel beam）在可调节参数的衍射光学元件（如圆形孔、三角形孔、杨氏双缝和光栅）中的衍射过程进行了详尽的模拟。这些衍射光学元件能够有效地控制光束的传播特性，包括其OAM。 在实验部分，螺旋光束经过杨氏双缝和三角孔后，研究了它们的传输特性和与OAM相关的效应。通过SLM上的CGH调控，可以灵活地调整这些光学器件的结构、尺寸和空间位置，从而实现对螺旋光束OAM的精确测量。这种方法的优势在于其灵活性和高精度，能够适应不同类型的螺旋光束和复杂的光学环境。 这项研究提供了一种实用且高效的手段，用于测量和操控光的OAM，这对于光学通信、信息编码、微纳加工等领域具有重要意义。它将有助于推动螺旋光束在量子信息科学、光学成像和光学传感等领域的应用研究。未来的研究可能进一步优化测量算法，提升测量精度，或者探索更多基于螺旋光束OAM的新型光学应用。