Optical vortex knots and links via holographic metasurfaces
Optical vortex knots and links via holographic metasurfaces
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通过全息超表面的光学涡旋结和链接
DOI：
10.1080/23746149.2020.1843535
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发表时间：
2021-01
影响因子：
--
通讯作者：
Jianlin Zhao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Peng Li;Xuyue Guo;Jinzhan Zhong;Sheng Liu;Yi Zhang;Bingyan Wei;Jianlin Zhao
摘要涡旋作为完全相消干涉的暗点出现在许多自然现象中。有时，它们在三维空间中形成连续的线条，甚至是具有打结或链接拓扑结构的封闭环。自从数学拓扑学被引入物理学以来，从流体力学、凝聚态物理到光子学等现代物理领域，科学家们一直在探索与涡结相关的拓扑本质，因此，拓扑学是不同物理体系中的前沿课题。由于光在自由空间中的可靠性和可观测性，光学涡旋结和光学涡旋链是研究最多的物理拓扑。在这里，我们回顾这些发展的重点是光学涡旋结和链接。首先介绍了光学涡旋的发展历史和结构特性。接着，我们回顾了拓扑光场的理论构造、实验产生和表征方法的研究进展。其中，我们综述了全息超表面的最新进展及其在产生超小光学涡旋结方面的应用。最后展望了拓扑光场研究的挑战和前景。
ABSTRACT Vortices arise in many natural phenomena as dark points of total destructive interference. Sometimes they form continuous lines and even enclosed loops with knotted or linked topologies in three spatial dimensions. Since the mathematical topology was introduced into physics, from hydrodynamics, condensed matter physics to photonics, and other modern physical fields, scientists have been exploring the related topological essences of vortex knots; hence, the topology is a forefront topic in different physical systems. Owing to the reliability and observability of light in free space, optical vortex knots and links are the most studied physical topologies. Here, we review some of these developments with a focus on optical vortex knots and links. We first introduce the brief historical perspective and structural properties of optical vortices. Then, we trace the progress on the theoretically constructing, experimentally generating, and characterizing methods of topological light fields. Wherein, we review recent developments of holographic metasurfaces and their applications in generating ultrasmall optical vortex knots. At last, we envision the possible challenges and prospects of topological light fields.
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