渦旋光場由于具有軌道角動量，在量子信息編碼，粒子旋轉(zhuǎn)與控制，超分辨顯微以及光鑷領域都有巨大的研究價值。也是近年來廣大科研工作者研究的一個重要方向。

在渦旋光場的研究中，光學渦旋陣列是一個重要研究方向，其在多微粒操控、高容量量子通訊等領域具有優(yōu)勢。目前，產(chǎn)生渦旋陣列的方法主要有三種：1、利用特殊微結構材料產(chǎn)生；2、利用達曼光柵的不同衍射級產(chǎn)生；3、利用多光束干涉產(chǎn)生。

這三種方法中，多光束干涉產(chǎn)生方法原理簡潔，得到了較為廣泛的研究。若采用渦旋光束作為疊加光束，該技術可簡化為雙光束干涉，并且能產(chǎn)生一種特殊的“摩天輪”式環(huán)形渦旋陣列，形成具有前沿應用價值的均勻環(huán)形光陷阱，如應用于原子捕獲、量子兼并氣體及莫特絕緣體轉(zhuǎn)變等方面。然而，該技術需要兩束特定拓撲荷值的渦旋光束干涉，一旦選定，其空間結構幾乎不能調(diào)控；此外，其干涉光路結構較為復雜、光路調(diào)整難度較大。

河南科技大學李新忠教授課題組基于上乘光學渦旋中的可控模式轉(zhuǎn)換技術結合傅里葉變換相移技術，發(fā)展了一種單光路干涉環(huán)形渦旋陣列產(chǎn)生技術。下面做簡單介紹：

實驗光路：

實驗主要器材：SLM（Holoeye，PLUTO-VIS-016，像元大小8um,分辨率1920*1080）laser（Laserwave Co,LWGL532）CCD(Basler acA1600-60gc,像元大小4.5um)

相位掩模制作：

實驗過程：首先使用532nm,50mw的激光通過準直擴束后到達SLM上，然后光束反射回來經(jīng)過透鏡進行傅里葉變換得到EPOV光束并被CCD記錄下來。由于光在通過擴束和光圈之后激光束變成近似平頂光束，并不滿足橢圓高斯，為此引入橢圓孔徑并與相位掩模相乘以獲得近似橢圓形的平頂光束。

實驗結果：

由比例因子m 調(diào)制的EPOV模式變換。

不同TC的EPOV強度模式

上圖中EPOV與之共軛光束之間的干涉圖案驗證是否存在渦旋

通過調(diào)整軸錐角來固定EPOV的軸調(diào)

不同間隙位置的分數(shù)階EPOV模式

結論：POV模式可以通過坐標變換方法自由轉(zhuǎn)換為圓形到橢圓形。 通過調(diào)整縮放參數(shù)m，橢圓強度環(huán)會沿一個方向拉伸/擠壓。 通過調(diào)制軸棱錐的錐角，可以沿另一個方向調(diào)整橢圓。 此外，獲得了分數(shù)EPOV（半階）的通用模式; 可以控制間隙的數(shù)量和位置。 在模式轉(zhuǎn)換期間，觀察到的模式模式始終保持較高的模式純度。 對于特殊的分數(shù)EPOV，證明其TC在模式轉(zhuǎn)換期間保持恒定，該技術可以提供多種POV模式。

參考文獻:

Xinzhong L I , Haixiang Ma , C huanlei Yin , Jie Tang , Hehe L I ,Miaomiao Tang , Jingge Wang Yuping Tai , Xiufang Li, and Yishan Wang. Controllable mode transformation in perfect

optical vortices Vol. 26, No. 2 /22 Jan 2018(651-662)

部分引自中國激光