渦旋光束的拓?fù)浜蓴?shù)可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)，據(jù)此可將其分為整數(shù)階渦旋光束和分?jǐn)?shù)階渦旋光束。整數(shù)階渦旋光束為圓對(duì)稱(chēng)分布的完整亮環(huán)，分?jǐn)?shù)階渦旋光束為有缺口的亮環(huán)。在傳輸過(guò)程中，整數(shù)階渦旋光束和分?jǐn)?shù)階渦旋光束相比，前者的相位奇點(diǎn)更具有穩(wěn)定性。但是，分?jǐn)?shù)階渦旋光束由于缺口的存在，可提供更多的控制參數(shù)，在微粒操縱領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)。此外，在光通信領(lǐng)域，渦旋光束的分?jǐn)?shù)階取值可以使其具有更強(qiáng)的編碼能力。

高斯光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束系統(tǒng)射入螺旋相位板后的出射光束就是LG光束，在螺旋相位板出射面z=0處的光場(chǎng)可以表示為:

式中，r表示極徑，θ表示極角。w0為高斯光束的束腰半徑。E0為初始強(qiáng)度。l為拓?fù)浜蓴?shù)，可以取整數(shù)或者分?jǐn)?shù)。

分?jǐn)?shù)階渦旋光具有螺旋形的相位結(jié)構(gòu)、中心光強(qiáng)為零、光斑存在獨(dú)特徑向缺口、含有確定軌道角動(dòng)量等特性,這些特性使分?jǐn)?shù)階渦旋光在粒子的操縱、光鑷、非線(xiàn)性光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、量子信息編碼等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。分?jǐn)?shù)階渦旋光沿X軸方向含有獨(dú)特的徑向缺口,拓?fù)浜傻男?shù)部分越接近半整數(shù),缺口越明顯;拓?fù)浜傻恼麛?shù)部分逐漸增大時(shí),光斑尺寸也會(huì)隨之增大。攜帶軌道角動(dòng)量(OAM)的分?jǐn)?shù)階渦旋光束是一種特殊螺旋結(jié)構(gòu)的光束?？挛跽热薣1]利用空間光調(diào)制器加載傳輸方向與z軸夾角α干涉光柵,制備出了分?jǐn)?shù)階渦旋光束。且發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階渦旋光束作為載體加載信息時(shí),較整數(shù)階渦旋光束有更強(qiáng)的光強(qiáng)分布,其中不同分?jǐn)?shù)階渦旋光束陣列的軌道角動(dòng)量序列傳遞信息效率較高,有利于信息的傳輸,為渦旋光束在自由空間通信中的復(fù)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

利用MagicHolo光場(chǎng)調(diào)控軟件得到的分?jǐn)?shù)階渦旋光，隨著分?jǐn)?shù)部分增大為0.5時(shí)，缺口最大，繼續(xù)增大時(shí)，缺口會(huì)逐漸減小。

參考文獻(xiàn)：

1.柯熙政、李亞星.分?jǐn)?shù)階拉蓋爾高斯光束軌道角動(dòng)量的實(shí)驗(yàn)研究.[J]激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2015(8).