涡旋光束的干涉特性研究

梁成功; 杨颖; 魏敏; 段志炎

doi:10.13451/j.sxu.ns.2025010

山西大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 48 ›› Issue (03) : 527 -541. DOI: 10.13451/j.sxu.ns.2025010

物理

涡旋光束的干涉特性研究

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Study on the Interference Characteristics of Vortex Beams

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摘要

本文利用MATLAB(MATrix LABoratory)，仿真模拟了径向指数（p）取任意非负整数时，两束拓扑荷数（l）相反的分数阶涡旋光束（拉盖尔-高斯光束）的干涉图样，以及径向指数取任意非负整数时，两束拓扑荷数不相等的涡旋光束（拉盖尔-高斯光束）的干涉图样。通过理论分析发现，随着拉盖尔-高斯光束的拓扑荷数和径向指数的变化，光束的干涉图样也会相应地发生变化。在等量异号分数阶拉盖尔-高斯光束干涉图案中光斑数为2|l|，光斑层数为p+1；非等量异号拉盖尔-高斯光束的干涉结果与等量异号拉盖尔-高斯光束相似；非等量同号拉盖尔-高斯光束干涉图案中，若拓扑荷数绝对值差值较小时，亮光斑数为|l2|-|l1|；若拓扑荷数绝对值差值较大时，则会呈现一亮一暗的同心圆环。这一研究成果为涡旋光束的拓扑荷数和径向指数的测量提供了新的方法。