滕树云：超表面产生的结构涡旋全息术
近30年来，相位分布不均匀和相位奇点的光学涡旋一直是人们关注的问题。一个典型的涡旋通常表现为螺旋相位波前和环形强度截面。一个复杂的结构涡，如拉盖尔高斯(LG)束、贝塞尔高斯(BG)束或马修(Mathieu)束，表现为多环或多点强度分布，不同区域螺旋相的拓扑电荷可能相同或不同。由于涡旋光束携带轨道角动量，提供了光与物质的相互作用，因此可以广泛应用于光镊、光俘获、量子通信和量子信息处理等领域。自定义强度和螺旋相分布的结构涡在三维螺旋加工等领域具有广阔的应用前景。产生涡旋光束的方法有很多种，如光束干涉、叉形光栅、空间光调制器、螺旋狭缝、螺旋相位板和超表面。与其他方法相比，超表面可以通过光场与纳米结构的相互作用引起空间变化的光响应，而不是沿光程的空间积累效应。
近日，山东师范大学物理与电子科学学院滕树云教授等人提出了一种基于刻蚀在银膜上的矩形纳米孔组成的超表面的结构涡旋发生器，所产生的涡旋具有沿径向分布相同或不同的拓扑电荷。利用光学全息技术完成几何超表面，结构涡发生器工作效率高，信息容量大。此外，所提出的涡旋发生器在圆偏振光照射下工作，而多路涡旋发生器的再现涡旋与圆偏振光的旋转方向有关。结构涡旋的产生可以实现多个涡旋的并行输出，可用于光学操纵，包括多通道的粒子筛选和捕获，此外，偏振复用结构涡旋发生器可以被灵活控制。超表面具有超薄的结构、灵活的控制、大的信息容量和易于集成等优点，为所提出的结构涡旋发生器提供了从高分辨率成像、微操控到量子通信等更多潜在的应用。相关研究工作发表在《Photonics Research》上。
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