光学漩涡:线性和非线性光学领域的革命性进展

光是人类感知周围世界的基本媒介。在现代,光不仅能以原始形式被使用,更可作为一种多功能工具被驾驭。光场通常携带能量和动量(包括线动量与角动量)。由于光向物质传递线动量,会产生辐射压力;而光的固有自旋角动量(SAM)则与其偏振态相关。嵌入了轨道角动量(OAM)的光场——亦称光学涡旋或相位奇点光束——彻底革新了光学领域,拓展了人类对跨尺度光-物质相互作用的基础认知。这类具有螺旋相位波前和中心强度零点空间特征的光学涡旋,其应用已涵盖从微粒捕获操控、显微成像、光通信到量子信息科学等诸多领域。本文重新审视光学涡旋的基本概念,并深入探讨这一新维度(即OAM)如何在线性与非线性光学领域中被开发利用。研究人员系统论述了各类涡旋光束的特性、产生与检测OAM的技术手段及其传输规律,重点剖析了涡旋光束在非线性光学中的独特应用,包括二次谐波产生、参量下转换及高次谐波产生等现象。通过产生携带更高OAM值的紫外至极紫外波段涡旋光束,该技术有望进一步拓展至高容量数据传输、受激辐射损耗显微术、相位衬度成像及光镊粒子捕获等前沿应用领域。

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提交arXiv: 2025-10-31 05:49

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