Optical vortex copier and regenerator in the Fourier domain
Optical vortex copier and regenerator in the Fourier domain
复制标题
傅立叶域中的光学涡旋复印机和再生器
DOI：
10.1364/prj.6.000641
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发表时间：
2018-06
影响因子：
7.6
通讯作者：
陈理想
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
邱晓东;李方舒;刘海港;陈险峰;陈理想
光学涡旋的产生和操纵在各种有前景的应用中具有重要的意义。在这里，我们发展了一种非线性光学范式来实现光学涡旋阵列的自卷积和交叉卷积，展示了涡旋复印机和再生器的特点。我们利用纯位相空间光调制器制备了1064 nm的不可见基光，以携带特殊的光学涡旋阵列，并使用磷酸钛酸钾晶体在傅立叶域进行二次谐波产生，实现了532 nm可见的结构涡旋。基于纯交叉卷积，我们成功地将任意阶单涡旋及其叠加态复制到预先安排好的基高斯点阵列上。此外，基于自卷积和交叉卷积的同时效应，我们可以扩展初始涡旋晶格，以再生更多携带各种更高拓扑电荷的涡旋。我们提出的实现光学涡旋复制器和再生器的方法可以直接应用于光学操纵、光学成像、光通信和利用结构涡旋阵列进行量子信息处理。
The generation and manipulation of optical vortices are of fundamental importance in a variety of promising applications. Here, we develop a nonlinear optical paradigm to implement self- and cross-convolution of optical vortex arrays, demonstrating the features of a vortex copier and regenerator. We use a phase-only spatial light modulator to prepare the 1064 nm invisible fundamental light to carry special optical vortex arrays and use a potassium titanyl phosphate crystal to perform type II second-harmonic generation in the Fourier domain to achieve 532 nm visible structured vortices. Based on pure cross-convolution, we succeed in copying arbitrary-order single vortices as well as their superposition states onto a prearranged array of fundamental Gaussian spots. Also, based on the simultaneous effect of self- and cross-convolutions, we can expand the initial vortex lattices to regenerate more vortices carrying various higher topological charges. Our presented method of realizing an optical vortex copier and regenerator could find direct applications in optical manipulation, optical imaging, optical communication, and quantum information processing with structured vortex arrays.
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