具有轨道角动量的部分相干矢量涡旋光束的研究

涡旋光束以及径向偏振光束是近几年国际上光学界的研究热点。本项目拟研究部分相干矢量涡旋光束的产生及其传输。这种光束有以下特性：1.光束中的每个光子携带轨道角动量；2.具有空间（或时间）部分相干性；3.具有径向（或角向）偏振分布。我们将着重研究这种光束在湍流大气和光纤等介质中的传输特性，分析光束的相干性和传输介质的性质对涡旋光束传输的影响。这些研究将为研发一种基于轨道角动量（OAM）的光信息编码与传输技术奠定基础。此外，我们还拟研究这种涡旋光束经大数值孔径透镜后的聚焦特性。着重研究入射光束的空间相干度和偏振分布等对聚焦光斑形状的影响。基于该研究成果，有望获得一种新型光束整形技术，该技术通过对入射光束的相干性和偏振分布的控制，从而得到各种形状的亚波长聚焦光斑。这个研究能应用于原子光学、光镊等领域。

光场中具有相位不确定的点称为“光学奇点”，而携带“光学奇点”的光束就是涡旋光束。对“光学奇点”以及涡旋光束的研究是近几年国际上研究的热点。在本研究项目中，我们研究发现了测量涡旋光束拓扑荷的新方法。并研究了超短光脉冲的大数值孔径聚焦特性。研究发现，超短光脉冲可以在焦平面附近以多种速度（快光、慢光）传输。此外，我们研究了部分相干光束的传输特性，研究发现部分相干光束可以降低光束在大气传输过程中的闪烁因子。涡旋光束是一种具有轨道角动量的新型光束。这种光束在光通信、光的大气传输、光镊等领域以有广泛应用。我们研究了几种类型的涡旋光束，包括部分相干涡旋光束，Bessel-Gauss光束等，研究了这几种涡旋光束的产生以及在自由空间或大气中的传输，以及大数值孔径聚焦的特性。我们的研究成果为这些涡旋光束的应用奠定了基础。在本项目的研究中，我们一共发表或待发表论文82篇，其中SCI收录46篇（影响因子大于3的有6篇）。一项研究成果获得2011中国光学重要成果奖。