螺旋相位片 螺旋相位板 相位板 隨機相位片 復合型相位片 漩渦光束 光學旋渦 漩渦光元件 渦旋光束元件 方形光斑螺旋相位片 渦旋拓撲荷 拓撲荷數 在

光學中，有一類光束具有螺旋相位波前結構或者相位奇點的特殊光場分布，其波 傳播方向上的軸螺旋前進，這種旋轉導致光束在光軸處相互抵消，投影到一個平面上看起來像中心暗孔的光環，這類光波通常被稱作“光學渦旋（Optical Vortices ，簡稱 OV ）”，也可以稱為漩渦光束或渦旋光。 渦旋光束/ 漩渦光近年來引起了物理 學界的濃厚興趣。所謂渦旋光束即具有連續螺旋狀相位的光束，光束的波陣面既不是平面，也不是球面，而是像旋渦狀，具有奇異性。渦旋光束具有柱對稱的傳播性質，此種光束的渦旋中心是一個暗核，在此光強消失，其在傳播過程中也保持中心光強為零。

渦旋光束的相位波前成螺旋形分布，所以波矢量有方位項，且其繞著渦旋中心旋轉。而正是因為這個旋轉，光波攜帶了軌道角動量。在這個螺旋相位的中心具有奇異性，因為此處的相位是不確定的，而且場振幅也消失了，因此漩渦光的中心形成了 “黑心光束”。 獲得渦旋光束 通用的方法就是采用螺旋相位片，螺旋相位片能夠充當相位特征f(x,y) 的單色項的光學元件。

目前，除了可用螺旋相位板產生渦旋光束之外，還有許多方法可以產生渦旋光束。如運用全息光柵，由低階高斯模產生渦旋光束；也可采用包含球形透鏡和柱透鏡的模式轉換器，由高階厄米原高斯模獲得渦旋光束；還可選擇性地直接從具有相位轉換裝置的激光諧振腔中產生渦旋光束等。但螺旋相位板是獲得漩渦光 簡單、直接的方法，其能夠方便地設計漩渦光的直徑和拓撲荷數，滿足用戶的各種需求。

螺旋相位板也稱為螺旋相位片、漩渦光元件、貝塞爾振幅調制螺旋相位片，螺旋相位片的英文翻譯為Spiral Phase Plate 或 Vortex ，渦旋光束元件，是相位板的一種，相位板英文名稱為 Phase-plate 。 維爾克斯光電提供 全面的螺旋相位片產品，有高達數百種標準產品，不僅在波長上涵蓋193nm~10.6um 的激光波段和 0.1THz~4THz 的太赫茲波段，而且包含 1~12 個拓撲荷數，還包括臺階型和連續面型兩種表面結構，能夠滿足用戶的各種需求。



螺旋相位片的特點：
激光通過螺旋相位片之后產生的光學渦旋具有 主要特性：螺旋相位波前結構、確定的光子軌道角動量（OAM ）以及暗心結構。 在螺旋相位片產生的環形光斑上，光的相位隨著旋轉角度單調變化，相位的變化量和角度已經拓撲荷數有關。 渦旋光束之所以應用非常廣泛，特別是在光學操控領域 優勢，是因為渦旋光束所具有的螺旋波面可以聚焦成環形的光陷，而這個環形的光陷就是光學渦旋。

螺旋相位片的應用：
這一特殊性質在光通信技術、量子信息技術等領域具有非常廣泛的應用前景。 渦旋光束已經在現代多項科技中取得了廣泛應用，它不僅可用于增大激光腔的模體積，光的光導，頻率移動，角動量的改變，而且還可以作為在自聚焦介質中的暗孤子。渦旋光束所擁有的軌道角動量 可用于自由空間光通信的信息解碼。不過， 突出的還是其在光學微操控領域中的應用，如對微粒和原子的光陷，捕獲和引導粒子，旋轉吸收的粒子等。光操控在現代科技中被譽為是一項非凡的技術，運用梯度力和散射力的原理，通過這項技術我們便可以實現控制微粒的運動。渦旋光場在光學微控領域的應用已經導致了人們對光場中光學角動量的大量研究，尤其是拉蓋爾原高斯光場和高階貝塞爾光場。由于梯度力，微粒可被陷于此種渦旋光中，而通過散射或吸收，微粒又可因角動量轉換，沿著光場的環狀光強分布旋轉。 螺旋相位片的研究發展非常迅速，已經用于顯微鏡的光鑷，高速無線電漩渦通信（可傳輸每秒 2.5Tb 的數據），取代普通流式細胞篩選機的“光鑷”（ Optical Tweezer ），作為束縛粒子的“勢阱”，作為調整粒子旋轉方向的“光學扳手（ Optical Spanners ），量子信息技術的密碼通信（利用渦旋光拓撲荷可任意改變的特點），此外，螺旋相位片在成像、計算等領域也有應用。

基于螺旋相位片產生的渦旋光束和光學渦旋具有復雜性和多樣性的特征，還有它們所具有的應用潛力， 地受到了人們的關注。渦旋光束可以作為光學鑷子( 光鉗 ) 、光學扳手和原子電動機等，這些都可以用于操控某些微觀粒子 ( 包括中性原子或分子等 ) 。渦旋光束和光學渦旋的研究領域可謂深遠，基于渦旋光束和光學渦旋這一研究課題的基礎性和前瞻性，它對光的本性認識具有深刻的影響。維爾克斯光電盡全力為國內的相關應用團隊提供服務，希望在未來創造更多有價值的研究成果及應用。