无对准中心的高效涡旋光束生成

复旦大学物理系PBG课题组近期提出了一种利用反射光子晶体平板产生无对准中心、转换效率高的涡流方法。

研究人员利用位于动量空间连续体中 at-Γ 束缚态的偏振奇点来生成涡旋光束。由于动量空间存在奇点，光子晶体平板的工作区域不依赖于光束的入射位置。

为了提高发生器的转换效率，研究人员首先引入了一个完美的镜子来阻挡非局部涡旋光束产生系统中的传输通道，这样只会将入射能量传输到反射通道。他们发现，在反射型系统中使用单谐振和完美反射镜的 VB 生成可以实现 100% 的交叉偏振转换效率。

不幸的是，当考虑到可见光和近红外波长的实际应用时，金属反射镜的吸收将不可避免地造成损失，从而大大降低这种涡旋光束发生器的转换效率。在这项工作中，他们给出了基于时间耦合模式理论的总体图景，以提高具有本征吸收的反射型发电机的 VB 发电效率。在他们的理论中，转换效率由辐射损耗与固有吸收之比决定。

在此基础上，采用模式选择和结构设计来有效地提高该比率。在模拟和实验中，他们在其设计的反射型涡旋光束发生器中观察到高达 86%的最大共振转换效率。他们还通过实验观察了在不同波长和不同工作区域产生的涡旋光束轮廓。