实现结构光的单次测量
发布时间：2023-08-10 08:00:00 阅读数： 187
具有螺旋相位前沿的结构光波包括轨道角动量（OAM），它与光子的旋转运动有关。近来，科学家们已将光波与 OAM 结合使用，这些特殊的 "螺旋 "光束已成为通信、成像和量子信息处理等各种现代技术的重要组成部分。
同轴克拉默-克罗尼格干涉测量法可单次检索轨道角动量光谱。图片来源：Z. Lin、J. Hu 等人，doi 10.1117/1.AP.5.3.036006
对于这些技术来说，了解这些独特光束的精确结构至关重要。然而，事实证明这极其困难。
使用照相机、干涉测量法（将光场与已知参考场叠加，从干涉中提取信息）可以收集 OAM 光谱信息。
由于照相机只能捕捉干扰强度，这种测量方法会遇到额外的串扰，即 "信号-信号节拍干扰"（SSBI），从而使恢复过程复杂化。这就好比听到多个重叠的声音，让人无法分辨出原来的音符。
中山大学和洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员采用了一种名为克拉默-克罗尼格（KK）连接的复杂数学工具，帮助识别和解决这一问题，并在《先进光子学》（Advanced Photonics）杂志上发表了最新研究成果。
在简单的轴向干涉测量中，该方法用于从相机的纯强度信息中破译复杂的螺旋光模式，以实现单次拍摄恢复。 此外，KK 技术还用于检查各种 OAM 领域，包括塔尔博特自成像花瓣和分数 OAM 模式，以研究时频和方位 OAM 领域之间的二元性。
新的测量方法有可能极大地推动依赖于这些独特光模式的技术的发展。
所提出的方法还可用于具有复杂径向结构的 OAM 光束，从而使其成为一种强大的技术，只需通过相机快照即可对结构光场进行实时测量。
胡建琪，研究通讯作者、博士后学者，卡斯勒-布罗塞尔实验室
与传统的轴向干涉测量法相比，研究人员揭示的 KK 方法不仅加快了测量速度，而且大大简化了测量过程，降低了成本。
在这种新方法的帮助下，科学家们现在有了探索结构光波秘密的有力工具。这项发明有可能改变不同的技术，在不久的将来为结构光领域的新突破打开大门。
参考资料
Lin, Z., et al. (2023) Single-shot Kramers–Kronig complex orbital angular momentum spectrum retrieval. Advanced Photonics. doi:10.1117/1.AP.5.3.036006
