涡 旋 光 束 的 产 生 与 干涉.pdfVIP

第卷第期 年月 ５９ ３ ２０１０ ３ 物　 理　 学　 报 Ｖｏｌ．５９，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ，２０１０ １０００３２９０／ ２０１０／ ５９ ０３ ／１　７４００９ （） ＡＣＴＡ ＰＨＹＳＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ ２０１０ Ｃｈｉｎ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ．  涡旋光束的产生与干涉  李阳月陈子阳刘辉蒲继雄 　 　 　 　 （华侨大学信息科学与工程学院物理电子系，泉州 ） 　 ３６２０２１ （２００９ 年５ 月２５ 日收到；２００９ 年７ 月６ 日收到修改稿） 　 　 分别从理论上和实验上研究了涡旋光束的产生和干涉现象．理论上分析了分数阶和整数阶涡旋光束同球面波 以及平面波的干涉情况，并从实验上得出了其干涉图形．实验结果和理论模拟基本上一致．研究表明，随着涡旋光 束拓扑荷数的变化，干涉图形也会产生变化．这一现象可用于测定分数阶涡旋光束的拓扑荷数． 关键词：物理光学，涡旋光束，拓扑电荷数，干涉 ＰＡＣＣ：４２２５，４２２５Ｇ，４２２５Ｋ １ 引 言 ２．理论分析 涡旋光束是具有螺线形相位分布的光束，其表 ２１．平面波与涡旋光束的干涉 达式中带有相位因子ｅｘｐ（ｉｌ ），光束中的每个光子θ ［—］ １ ４ 携带ｌ 的轨道角动量，其中ｌ称为拓扑荷数 ． 由 　 　 涡旋光束的电场表达式为Ｅ ＝Ａ ｅｘｐ（ｉｌ ），  １ １ θ 于涡旋光束具有轨道角动量，所携带的轨道角动ｌ  Ａ ｌ 其中为振幅，简单起见，令其为一常数，为涡１ ［５，６］ 量可以传递给微粒，以驱动微粒旋转 ，还可实现 旋光束的拓扑荷数． 平面波的表达式为Ｅ ＝２ 对微米、亚微米微粒的俘获、平移，人们形象地把这 Ａ ｅｘｐ（ｉ２ ｘ／ ），Ａ 为常数．令Ａ ＝Ａ ＝Ｅ ，则干涉 ２ π λ ２ １ ２ ０ ［７，８］ 种工具称为“光学扳手” 另外涡旋光束在信息． 后的光强分布为 编码上也有较大的应用前景，利用涡旋光束的轨道  ２ Ｉ ＝ ＥＥ ＝ Ｅ ［２ ＋ ２ｃｏｓ（ｉｌ ＋ ｉ２ ｘ／ ）］． （１） ０ θ π λ ［—］ ９ １１ 角动量可对信息进行编码与传输 ． 这种新型的