高阶涡旋光束全光纤转换器
【中国科学技术大学王安廷教授课题组】

        涡旋光束具有柱对称的传播特性,该光束中心存在相位奇点,相位波前为螺旋形分布exp(i),每个光子携带mℏ的轨道角动量,且理论上具有无限本征态。涡旋光束的独特性质使其在光学操纵、显微成像、量子信息和光通信等领域具有重要的应用前景。利用螺旋相位片、空间光调制器、柱透镜对、q玻片等空间光学器件可以获得涡旋光束。相比之下,利用全光纤器件来激发涡旋光束,结构更简单,成本更低廉,更易于集成,因而引起了人们极大的兴趣。而该器件与光纤系统的兼容性尤为重要。

 
全光纤高阶涡旋光束产生流程图


        中国科学技术大学王安廷教授课题组致力于光纤光学和涡旋光场等方向的研究工作。面向光纤中涡旋光束的产生,该课题组提出一种由模式选择耦合器和椭圆包层光纤组成的涡旋光束全光纤转换器。通过调节光纤参数和控制模式耦合器与椭圆包层光纤的熔接角度,可在光纤中实现基模光束到高阶涡旋光束(拓扑荷为l= ±1,±2,±3…)的高效率转换,转换效率接近100%。该涡旋光束全光纤转换器可以通过传统的光纤熔融拉锥技术制作而成,且与光纤系统兼容。该技术为涡旋光束的广泛引用(尤其是光纤通信领域)提供了重要的借鉴意义。

研究团队简介
        中国科学技术大学物理学院和光电子科学与技术安徽省重点实验室王安廷教授与明海教授团队主要从事光纤光学、涡旋光场和先进显示技术等领域的研究工作,近年来承担了973项目、863项目和国家自然科学基金等研究课题。团队致力于轴对称偏振光纤激光器、涡旋光束光纤激光器、涡旋光束检测与复用、三维显示和激光显示等研究及其应用。在本领域权威期刊上发表及合作发表学术论文100余篇,授权中国发明专利50余项。


相关论文 
Chen R S, Wang J H, Zhang X Q, Yao J N, Ming H et al. Fiber-based mode converter for generating optical vortex beams. Opto-Electronic Advances 1, 180003 (2018). 
DOI: 10.29026/oea.2018.180003