渦旋光束的拓撲荷數(shù)可以是整數(shù)或分數(shù)，據(jù)此可將其分為整數(shù)階渦旋光束和分數(shù)階渦旋光束。整數(shù)階渦旋光束為圓對稱分布的完整亮環(huán)，分數(shù)階渦旋光束為有缺口的亮環(huán)。在傳輸過程中，整數(shù)階渦旋光束和分數(shù)階渦旋光束相比，前者的相位奇點更具有穩(wěn)定性。但是，分數(shù)階渦旋光束由于缺口的存在，可提供更多的控制參數(shù)，在微粒操縱領域更具優(yōu)勢。此外，在光通信領域，渦旋光束的分數(shù)階取值可以使其具有更強的編碼能力。

高斯光束經(jīng)過擴束系統(tǒng)射入螺旋相位板后的出射光束就是LG光束，在螺旋相位板出射面z=0處的光場可以表示為:

式中，r表示極徑，θ表示極角。w0為高斯光束的束腰半徑。E0為初始強度。l為拓撲荷數(shù)，可以取整數(shù)或者分數(shù)。

分數(shù)階渦旋光具有螺旋形的相位結構、中心光強為零、光斑存在獨特徑向缺口、含有確定軌道角動量等特性,這些特性使分數(shù)階渦旋光在粒子的操縱、光鑷、非線性光學、生物醫(yī)學、量子信息編碼等領域有廣泛的應用前景。分數(shù)階渦旋光沿X軸方向含有獨特的徑向缺口,拓撲荷的小數(shù)部分越接近半整數(shù),缺口越明顯;拓撲荷的整數(shù)部分逐漸增大時,光斑尺寸也會隨之增大。攜帶軌道角動量(OAM)的分數(shù)階渦旋光束是一種特殊螺旋結構的光束。柯熙政等人[1]利用空間光調(diào)制器加載傳輸方向與z軸夾角α干涉光柵,制備出了分數(shù)階渦旋光束。且發(fā)現(xiàn)分數(shù)階渦旋光束作為載體加載信息時,較整數(shù)階渦旋光束有更強的光強分布,其中不同分數(shù)階渦旋光束陣列的軌道角動量序列傳遞信息效率較高,有利于信息的傳輸,為渦旋光束在自由空間通信中的復用提供了實驗依據(jù)。

利用MagicHolo光場調(diào)控軟件得到的分數(shù)階渦旋光，隨著分數(shù)部分增大為0.5時，缺口最大，繼續(xù)增大時，缺口會逐漸減小。

參考文獻：

1.柯熙政、李亞星.分數(shù)階拉蓋爾高斯光束軌道角動量的實驗研究.[J]激光與光電子學進展,2015(8).