新技术可测量单次拍摄的结构光

同轴克拉默斯-克罗尼干涉法可在单次扫描中检索出轨道角动量谱

带有螺旋相位面的结构光波携带轨道角动量(OAM)，归因于光子的旋带有螺旋相位面的结构光波携带轨道角动量(OAM)，归因于光子的旋转运动。最近，科学家们一直在使用带有OAM的光波，这些特殊的“螺旋”光束在各种先进的技术中变得非常重要，如通信、成像和量子信息处理。在这些技术中，了解这些特殊光束的确切结构至关重要。然而，这已被证明是相当棘手的。

干涉测量法——将光场与已知的参考场叠加，从干涉中提取信息——可以使用摄像机检索OAM频谱信息。由于摄像机只记录干涉的强度，这种测量技术会遇到额外的串扰，即“信号-信号拍干扰”(SSBI)，这使得检索过程复杂化。这就像听到多个重叠的声音，使其难以区分原始音符。

在《先进光子学》(Advanced Photonics)最近的一篇报道中，来自中山大学和洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员使用了一种强大的数学工具，称为Kramers-Kronig(KK)关系，这有助于理解和解决问题。这个工具使他们能够从相机的强度测量中解开复杂的螺旋光模式，以便在简单的轴向干涉测量中进行单次检索。通过探索时频和方位角-OAM域之间的对偶性，他们应用KK方法来研究各种OAM场，包括Talbot自成像花瓣和分数阶OAM模式。

复杂OAM谱的测量

新的测量技术对于依赖这些特殊光模式的先进技术具有巨大的潜力。现在是Kastler Brossel实验室的博士后，通讯作者Hu Jianqi表示：“所提方法还可以推广到具有复杂径向结构的OAM光束，使其成为一种强大的实时测量结构光场的技术，只需用相机快照即可。”

与传统的同轴干涉测量相比，研究人员展示的KK方法不仅加快了测量速度，而且使其更加简单和经济。由于这项新技术，科学家们获得了一种强大的方法来解开OAM结构光波的秘密。这一突破有可能彻底改变与传统的同轴干涉测量相比，研究人员展示的KK方法不仅加快了测量速度，而且使其更加简单和经济。由于这项新技术，科学家们获得了一种强大的方法来解开OAM结构光波的秘密。这一突破有可能彻底改变各种技术，为不久的将来结构光领域的令人兴奋的进展铺平了道路。

审核编辑 黄宇