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，其波前沿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(huán)，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(xù)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(zhì)，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(chǎn)生渦旋光束之外，還有許多可以產(chǎn)生渦旋光束。如運用全息光柵，由低階高斯模產(chǎn)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(chǎn)生渦旋光束等。但螺旋相位板是獲得漩渦光簡單、直接的，其能夠方便地設計漩渦光的直徑和拓撲荷數(shù)，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(diào)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。
維爾克斯光電提供的螺旋相位片產(chǎn)品，有高達數(shù)百種標準產(chǎn)品，不僅在波長上涵蓋193nm~的激光波段和~4THz的太赫茲波段，而且包含1~12個拓撲荷數(shù)，還包括臺階型和連續(xù)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(chǎn)生的光學渦旋具有三大主要特性：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(chǎn)生的環(huán)形光斑上，光的相位隨著旋轉角度單調(diào)變化，相位的變化量和角度已經(jīng)拓撲荷數(shù)有關。
渦旋光束之所以應用非常，特別是在光學操控領域優(yōu)勢，是因為渦旋光束所具有的螺旋波面可以聚焦成環(huán)形的光陷，而這個環(huán)形的光陷就是光學渦旋。
漩渦光拓撲荷數(shù)
拓撲荷數(shù)是螺旋相片重要的基本參數(shù)，通常用m表示，也可以被稱為光學拓撲荷。注：某些粒子的特性在場變形下保持不變，這樣的守恒律稱為拓撲，其守恒荷稱為拓撲荷。要實現(xiàn)調(diào)整渦旋光束的軌道角動量，可以通過改變波前的螺旋繞數(shù)m，或者也可以通過增大光子流。由于每一個光學渦旋都具有一定的螺旋規(guī)模，若軌道角動量固定，則會給要求幾何或光子密度保持不變的應用帶來一些限制。
螺旋相位片的應用：
渦旋光束已經(jīng)在現(xiàn)代多項科技中取得了應用，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(zhì)中的暗孤子。渦旋光束所擁有的軌道角動量更可用于自由空間光通信的信息解碼。不過， 為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(xiàn)代科技中被譽為是一項的技術，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(xiàn)控制微粒的運動。渦旋光場在光學微控領域的應用已經(jīng)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(huán)狀光強分布旋轉。
螺旋相位片的研究發(fā)展非常迅速，已經(jīng)用于顯微鏡的光鑷，高速無線電漩渦通信（可傳輸每秒 的數(shù)據(jù)），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(diào)整粒子旋轉方向的“光學扳手（Optical Spanners），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。
光學渦旋的研究動態(tài)
螺旋相位片產(chǎn)生的光學渦旋是近幾年來受到重視和研究的一種重要光場，它的基礎研究涉及了許多方面的物理研究，如光的軌道角動量、波前、空間相干和時間相干。光學渦旋代表的是相位奇異性， 它普遍存在于光物理學的眾多領域之中。光學渦旋也可以稱為“相位缺陷"，它是光束橫截面上的相位以2π螺旋式圍繞中心變化的光場，它經(jīng)常發(fā)生在相干傳播過程中，如拉蓋爾原高斯激光束和光學渦旋孤子。 當產(chǎn)生光學渦旋時，平面波存在著類似于晶體的“螺旋式缺陷" ，波前會繞著在傳播方向上的一條線以螺旋方式旋轉傳播。遠離此線的波是平面波；在該線上光的相位是不確定的，即場的實部和虛部都為零，為此該處光強亦為零。
基于螺旋相位片產(chǎn)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，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(nèi)的相關應用團隊提供服務，希望在未來創(chuàng)造更多有價值的研究成果及應用。
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