拉盖尔-高斯光束的制备及模式测量文献综述
2020-04-18 20:45:19
一、拉盖尔-高斯光束的制备及模式进展与现状 拉盖尔高斯光束(Laguerre#8212;Gaussian,简称LG)是傍轴条件下的方程在柱坐标系下的本征解。
在本征解中,有两个指标可以判断,一个是角向指数,一个是径向指数。
拉盖尔高斯光束因时间条件的限制,不同的角向指数在激光器的谐振腔的简并,导致很难产生理想的LG光束,使人们对高斯光束研究的停滞。
直到1992年,在高斯光束中的螺旋相位被发现其中含有轨道角动量(Orbital angular momentum of light,简称OAM),使得高斯光束LG又受到重视。
经过多年的发展,OAM也被广泛应用到诸多领域,例如光镊、光操纵、量子信息、非线性光学等等,掀开了对OAM研究的热潮。
拉盖尔#8212;高斯光束是一种很典型的光学涡旋场,在近轴条件下,拉盖尔-高斯函数可以构成一完备正交基失,因此,光学涡旋都可以写成拉盖尔高斯模式的叠加。
而LG模是在近轴近似下赫姆霍兹方程的解为 (1) 解方程(1)得到拉盖尔-高斯模复振幅的数学表达式为: (2) 是瑞利长度,C是归一化因子,是传播距离为z处光束光腰(为z=0处的腰束),k是波数,是缔合拉盖尔多项式。
n和p是表征模式的特征量子数。
自1992年,Allen在工作中开创性的提出LG光束中的空间相位项对应OAM,这一步不仅证明了LG光束中螺旋相位携带有OAM,且光束中的每个光子具有的OAM为l#295;,还从实验上提供了产生LG光束的方式。
LG光束的产生需要对相位和振幅同时进行调制,所以对LG产生方式复杂很多。