部分相干圆偏振反常涡旋光束的紧聚焦及辐射力研究

董 淼,姚 骏,白毅华

(电子科技大学物理学院,四川 成都 610054)

1 引 言

近年来,光束的紧聚焦特性成为研究热点[1-7]。研究人员发现光束经过紧聚焦后形成各类光斑,光斑性质与入射光场密切相关。比如,径向偏振光可以产生一个很强的纵向光场,并且比线性光束更加容易聚焦形成紧凑的点。目前通过径向偏振光可形成极小的聚焦光斑[8-9]。角向偏振光束经过紧聚焦后在焦平面处呈现空心强度分布且偏振方向保持不变[10-11]。柱矢量光束经过紧聚焦后通过变化偏振角可以对光强分布进行整形,形成空心、实心,平顶光束等[12-13]。这些特殊性质可以广泛应用于多种领域,如高分辨成像,光学数据存储,光学捕获以及材料加工、处理等[8-13]。

另一方面,涡旋光束由于具有奇异的光学性质,受到人们的广泛关注[14]。起初,研究人员主要关注均匀偏振涡旋光束的相位和振幅的光学奇异性,即所谓的标量涡旋光束。近年来,研究人员开始关注非均匀偏振矢量涡旋光束。基于柱矢量坐标系下的圆偏振涡旋光束,将标量与矢量涡旋连接在一起,成为很好的研究对象[15]。此外,圆偏振涡旋光束同时携带自旋角动量(与圆偏振有关)和轨道角动量(与涡旋相位有关),有利于研究光子的力学性质与本质[16]。因此,不少研究团队开展了圆偏振涡旋光束的紧聚焦特性研究[17-19]。比如,Zhao等人发现经过紧聚焦后圆偏振涡旋光束所携带的自旋角动量可以转换为轨道角动量[17]。但是,目前圆偏振涡旋光束的紧聚焦特性研究主要集中在完全相干光,对于部分相干光束的研究还比较少。……