2013年，Ostrovsky等［1］利用空間光調(diào)制器（SLM）加載獨(dú)特的相位掩模板，在遠(yuǎn)場(chǎng)得到了一種光場(chǎng)亮環(huán)半徑不隨拓?fù)浜芍翟龃蠖淖兊男滦凸馐⒎Q之為完美渦旋光束。完美渦旋的出現(xiàn)迅速引起了廣泛關(guān)注，關(guān)于渦旋光束的產(chǎn)生方法、調(diào)控及應(yīng)用的研究報(bào)道不斷涌現(xiàn)。理論上，完美渦旋光是由貝塞爾光束的傅里葉變換得到。因此，要產(chǎn)生完美渦旋光，首先需要得到貝塞爾光束，然后通過光學(xué)衍射元件或錐透鏡透鏡聚焦貝塞爾光束，最后在透鏡的焦平面上得到完美渦旋光。但是使用光學(xué)衍射元件所產(chǎn)生的完美渦旋的衍射環(huán)嚴(yán)重，并且能量效率低、光環(huán)較寬。
我們實(shí)驗(yàn)中采用位錯(cuò)光柵疊加軸錐透鏡來生成完美渦旋。盧榮德等人[2]基于數(shù)字微鏡陣列（DMD）利用二值振幅調(diào)制和窄高斯近似生成了拓?fù)浜芍蹈哌_(dá)90的完美渦旋光束，進(jìn)一步推動(dòng)了完美渦旋光束的實(shí)用化。Chaitanya等［3］將完美渦旋的概念引入到超快激光領(lǐng)域利用非線性晶體生成了飛秒完美渦旋光場(chǎng)。高春清等人提出了一種偏振完美渦旋光場(chǎng)產(chǎn)生技術(shù)［4］；研究后發(fā)現(xiàn)，偏振完美渦旋的半徑易受透鏡焦距及軸棱錐參數(shù)的影響，但對(duì)偏振度不敏感。同年，Banerji等［5］將完美渦旋概念拓展到量子光學(xué)領(lǐng)域，提出了完美量子光學(xué)渦旋，其在量子信息處理及通信方面的應(yīng)用具有巨大潛力。文雙春組課題組提出了一種基于Pancharatnam Berry 相位元件的完美渦旋的產(chǎn)生方法［6］，該方法可用一套實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)生完美渦旋或矢量完美渦旋，這為構(gòu)建緊湊型光通信及微粒操縱系統(tǒng)提供了新的技術(shù)手段。
拓?fù)浜蓪?duì)完美渦旋的環(huán)半徑?jīng)]有影響，但是可以通過錐鏡的透過函數(shù)來控制環(huán)半徑，其表達(dá)式為
式中，ａ是錐角，R0是錐鏡半徑，p是極坐標(biāo)。
大多數(shù)的傳統(tǒng)渦旋光束拓?fù)浜芍禍y(cè)量方法要求渦旋光束具有一定的穩(wěn)定傳輸特性，而完美渦旋光束多在SLM的傅里葉平面上產(chǎn)生，因此會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)測(cè)量方法難以對(duì)完美渦旋光束的拓?fù)浜芍颠M(jìn)行測(cè)量。任斐斐等人提出了一種同軸干涉測(cè)定方法，其基本思路是利用一個(gè)空間光調(diào)制器同時(shí)調(diào)制產(chǎn)生完美渦旋光與球面波，調(diào)制球面波的發(fā)散角使兩者發(fā)生干涉，利用干涉條紋數(shù)來實(shí)現(xiàn)拓?fù)浜蓴?shù)的直接快速測(cè)定[7]。
利用MAGICHOLO光場(chǎng)調(diào)控軟件得到的完美渦旋如下圖所示，結(jié)果顯示渦旋半徑隨著軸錐角的增大而增大，而拓?fù)浜傻母淖儗?duì)渦旋半徑的影響較小。
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3.Chaitanya N A ,Jabir M V ,Samanta G K. Efficient nonlinear generation of high power, higher order ,ultrafast perfect vortices in green .[J]. Optics Letters,2016,41(7):1348-1351
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