中国科学院张楠楠 脉冲环剖面可控的粒子群算法
信用:SIOM 光学涡旋被认为是被螺旋波阵面包围的相位奇点，由于其独特的性质，包括与环形轮廓相关的轨道角动量(OAM)，它在受激发射损耗(STED)纳米拷贝、光学操纵、量子和经典OAM复用光学通信、增强光学成像以及最近在高强度涡旋物理等方面获得了令人兴奋的应用
然而，由传统涡流产生的环形图案的大小强烈地依赖于所携带的拓扑电荷
2013年，奥斯特夫斯基和他的同事首次提出了完美光学涡旋的概念，它在傅立叶平面上形成一个脉冲环，其半径与拓扑电荷准无关
在同一年，这种“完美”的涡旋光束被证明能够沿着明亮的环动态捕获微粒，并且表明这些完美的涡旋提供了一种沿着明亮的脉冲环向被捕获的微粒转移OAM的可能性
一年后，这种新型的光学涡旋被提出用于OAM复用光纤通信，它提供了将多个OAM光束耦合到某个环形光纤中的可能性
然而，过去报道的那些视点的脉冲环都是亮环，这也可能阻碍它们在某些场景中的应用
最近，中国科学院上海光学与精细机械研究所的一个研究小组提出并演示了一种基于圆达曼光栅的脉冲环轮廓可控的广义偏振态
这个概念发表在《光子学研究》上
随着设计理论的发展，它在光学测量、光学图像编码、结构光泵浦激光器、环形激光照明等方面得到了应用
然而，由传统cdg产生的冲量环不具有任何轨道角动量
根据研究小组的说法，嵌入螺旋相位的CDG的每个衍射级的傅里叶谱基本上是两个脉冲环的加权和，一个向内，另一个向外
因此，通过改变这两个脉冲环之间的权重系数，可以任意地控制嵌入有螺旋相位的环形环的脉冲环轮廓
在原理验证实验中，采用可编程空间光调制器模拟嵌入螺旋相位的彩色多普勒计程仪的相位，并对其结构进行优化，以获得两个脉冲环之间所需的权重系数
结果表明，一种“绝对”的暗脉冲环被两侧的两个亮波瓣环所包围，沿着这些暗脉冲环提供了一个完美的环形势阱，用于稳定地俘获低指数粒子、细胞或量子气体等
此外，还展示了几种具有不同脉冲环轮廓的视点，包括具有亮环的传统视点、上述的暗视点以及具有可控脉冲环轮廓的视点
这项工作为任意重塑理想涡流的脉冲环外形开辟了新的可能性
它应该在光学操纵、量子和经典光学通信、增强光学成像以及新颖的结构化泵浦激光器方面具有很高的兴趣
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