同軸克拉默斯-克羅尼干涉法可在單次掃描中檢索出軌道角動量譜

帶有螺旋相位面的結(jié)構(gòu)光波攜帶軌道角動量(OAM)，歸因于光子的旋帶有螺旋相位面的結(jié)構(gòu)光波攜帶軌道角動量(OAM)，歸因于光子的旋轉(zhuǎn)運動。最近，科學(xué)家們一直在使用帶有OAM的光波，這些特殊的“螺旋”光束在各種先進(jìn)的技術(shù)中變得非常重要，如通信、成像和量子信息處理。在這些技術(shù)中，了解這些特殊光束的確切結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。然而，這已被證明是相當(dāng)棘手的。

干涉測量法——將光場與已知的參考場疊加，從干涉中提取信息——可以使用攝像機(jī)檢索OAM頻譜信息。由于攝像機(jī)只記錄干涉的強(qiáng)度，這種測量技術(shù)會遇到額外的串?dāng)_，即“信號-信號拍干擾”(SSBI)，這使得檢索過程復(fù)雜化。這就像聽到多個重疊的聲音，使其難以區(qū)分原始音符。

在《先進(jìn)光子學(xué)》(Advanced Photonics)最近的一篇報道中，來自中山大學(xué)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的研究人員使用了一種強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具，稱為Kramers-Kronig(KK)關(guān)系，這有助于理解和解決問題。這個工具使他們能夠從相機(jī)的強(qiáng)度測量中解開復(fù)雜的螺旋光模式，以便在簡單的軸向干涉測量中進(jìn)行單次檢索。通過探索時頻和方位角-OAM域之間的對偶性，他們應(yīng)用KK方法來研究各種OAM場，包括Talbot自成像花瓣和分?jǐn)?shù)階OAM模式。

復(fù)雜OAM譜的測量

新的測量技術(shù)對于依賴這些特殊光模式的先進(jìn)技術(shù)具有巨大的潛力。現(xiàn)在是Kastler Brossel實驗室的博士后，通訊作者Hu Jianqi表示：“所提方法還可以推廣到具有復(fù)雜徑向結(jié)構(gòu)的OAM光束，使其成為一種強(qiáng)大的實時測量結(jié)構(gòu)光場的技術(shù)，只需用相機(jī)快照即可。”

與傳統(tǒng)的同軸干涉測量相比，研究人員展示的KK方法不僅加快了測量速度，而且使其更加簡單和經(jīng)濟(jì)。由于這項新技術(shù)，科學(xué)家們獲得了一種強(qiáng)大的方法來解開OAM結(jié)構(gòu)光波的秘密。這一突破有可能徹底改變與傳統(tǒng)的同軸干涉測量相比，研究人員展示的KK方法不僅加快了測量速度，而且使其更加簡單和經(jīng)濟(jì)。由于這項新技術(shù)，科學(xué)家們獲得了一種強(qiáng)大的方法來解開OAM結(jié)構(gòu)光波的秘密。這一突破有可能徹底改變各種技術(shù)，為不久的將來結(jié)構(gòu)光領(lǐng)域的令人興奮的進(jìn)展鋪平了道路。

審核編輯 黃宇