軌道角動量光束生成的案例
產生軌道角動量（OAM）光束
現實表明，具有軌道角動量（OAM）的光束可用于各種應用，從量子光學到光學通訊和顯微鏡。 目前已提出多種產生此種光束的方法，這里，我們在VirtualLab Fusion中演示了如何利用螺旋相位板產生更具有軌道角動量(OAM)的光束。利用可編程界面描述具有自定義參數的螺旋相位板，并結合微結構元件進行建模。
軌道角動量光束(OAM)的產生
我們用不同參數的螺旋相位板演示了攜帶OAM的光束的產生。
如何使用可編程界面及實例(球面)
在本文檔中，我們以簡單的球形表面為例，說明如何使用可編程界面。 了解更多信息可發送信息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 [NEWSLETTER] 產生軌道角動量（OAM）光束
現實表明，具有軌道角動量（OAM）的光束可用于各種應用，從量子光學到光學通訊和顯微鏡。 目前已提出多種產生此種光束的方法，這里，我們在VirtualLab Fusion中演示了如何利用螺旋相位板產生更具有軌道角動量(OAM)的光束。利用可編程界面描述具有自定義參數的螺旋相位板，并結合微結構元件進行建模。
軌道角動量光束(OAM)的產生
我們用不同參數的螺旋相位板演示了攜帶OAM的光束的產生。
如何使用可編程界面及實例(球面)
在本文檔中，我們以簡單的球形表面為例，說明如何使用可編程界面。
了解更多信息可發送信息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 搭載軌道角動量（OAM）光束的產生
眾所周知，軌道角動量(OAM)與光的螺旋相位有關。如今，搭載OAM的光束在量子光學、光通信和生物光子學等許多領域都有應用。根據M. Massari等人的工作，我們用螺旋相位板演示了帶有OAM光束的產生。在VirtualLab Fusion的仿真中，給出了3個不同OAM指數的仿真實例。
建模任務
光路的概念來自M. Massari, et al., Appl. Opt. 54, 4077-4083 (2015)
角向指數L=1，徑向指數P=1
角向指數L=1，徑向指數P=2
角向指數L=1，徑向指數P=3
不同情況對比
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 定制微結構表面
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）[用例]
? 正確地設置傅里葉變換
- 傅里葉變換設置 – 實例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）
- 利用偏振光干涉產生空間變化的偏振
展開 [VirtualLab] 搭載軌道角動量（OAM）光束的產生
摘要
眾所周知，軌道角動量(OAM)與光的螺旋相位有關。如今，搭載OAM的光束在量子光學、光通信和生物光子學等許多領域都有應用。根據M. Massari等人的工作，我們用螺旋相位板演示了帶有OAM光束的產生。在VirtualLab Fusion的仿真中，給出了3個不同OAM指數的仿真實例。
建模任務
光路的概念來自M. Massari, et al., Appl. Opt. 54, 4077-4083 (2015)
角向指數L=1，徑向指數P=1
角向指數L=1，徑向指數P=2
角向指數L=1，徑向指數P=3
不同情況對比
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 定制微結構表面
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）[用例]
? 正確地設置傅里葉變換
- 傅里葉變換設置 – 實例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）
- 利用偏振光干涉產生空間變化的偏振
展開 
用自由曲面光學元件測量軌道角動量（OAM）
由于具有編碼許多(理論上是無限的)信息狀態的能力，攜帶軌道角動量(OAM)的光束在遠程通訊中十分有用。盡管有這個優勢，解碼信息（即測量OAM）通常是一個挑戰。根據M.P. J. Lavery等人的工作，我們在VirtualLab Fusion中建立了一個光路，用兩個自由曲面光學元件將OAM轉換為線性相位。通過這種裝置，我們將演示有效的OAM測量。
建模任務
自由曲面透鏡參數來自M. P. J. Lavery, et al., Opt. Express 20, 2110-2115 (2012)
建模任務
自由曲面透鏡參數來自M. P. J. Lavery, et al., Opt. Express 20, 2110-2115 (2012)
輸入L=-1的仿真結果
輸入L=0的仿真結果
輸入L=+1的仿真結果
輸入L=+2的仿真結果
輸入L=+3的仿真結果
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 自定義微結構表面
- 如何使用可編程界面以及示例（球面）[用例]
? 正確地設置傅里葉變換
- 傅里葉變換設置 – 實例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 搭載軌道角動量（OAM）光束的產生
- 如何使用可編程界面以及示例（球面）
展開 上海交大金賢敏團隊制備出軌道角動量波導光子芯片
而在量子光學與量子信息領域，光子軌道角動量，作為內秉的無限維的自由度，可將其用于分發高維的量子態以及構建高維希爾伯特空間的量子計算機。
大規模地應用軌道角動量超越原理性的驗證迫切地要求發展集成器件將軌道角動量傳輸、產生以及操縱于一體化。之前的工作，不論是利用可控的位相陣列，還是微環共振腔產生軌道角動量，均是將軌道角動量輻射到自由空間中，無法存在于芯片內部。金賢敏團隊通過飛秒激光直寫技術制備了首個波導橫截面為“甜甜圈”型的三維集成的軌道角動量波導光子芯片，使得軌道角動量這一新興自由度在芯片內操控得以在實驗中首次實現。這也將促進未來光子集成芯片上高維量子信息與高維量子計算的實現。
傳統的波導，由于其有效折射率過小而不能分開幾乎簡并的軌道角動量模式。研究組通過三維飛秒激光直寫技術得到的“甜甜圈”波導可以有效地將簡并的軌道角動量模式分開。此“甜甜圈”型波導是由12根相互之間有輕微重疊的波導和高折射率芯所組成的。通過測量從芯片出來的扭曲光與參考光的干涉以及對芯片前后的態作投影測量，實驗驗證了此波導可以高效高保真地傳輸低階軌道角動量模式，特別是傳輸總效率高達60%。對于高階模式，目前加工出來的波導，會讓其轉化為低階模式。同時實驗發現，此波導也可以高保真地傳輸三比特的“qutrit”態，超越了傳統的兩比特的“qubit”態。這暗示著此波導將很有潛力可以用于高維量子態的傳輸與操控。
展開 基于HFSS的軌道角動量天線設計
相關理論介紹
軌道角動量因其模數的無限性與正交性在提升通信容量 方面有著巨大的潛力,對解決頻譜資源不堪重負的現狀有很強的現實意義。
經典電磁理論指出，電磁輻射不僅攜帶線性動量，還有可能攜帶角動量。對光波而言，角動量和線性動量之間的關系可簡單地表示為L =r +p ,其中表示角動量，r表示光子的位置矢量，p =mv 表示線性動量。角動量可分為自旋角動量SAM和軌道角動量OAM兩部分，用S和J分別表示他們，則L可以表示為：
L = S + J
對于線極化光波，有S=0，在考慮傳播方向上的角動量時，如z軸，它與x、y平面上的線性動量有關。p =mv =ε_0 E xB ,E和B分別表示電場和磁場。因此，對于TEM波而言，不論是圓極化波還是線極化波，其電場與磁場均存在于x、y平面內， 線性動量p平行于z軸，因此在傳播方向上不會有角動量產生。這表明，在傳播方向上，如果沒有電場或者磁場的分布則角動量也不會產生。實際情況下，由于有限性的限制，TEM波是不存在的，軸向場總是存在，因此電磁輻射總會伴隨著角動量的傳輸。如圖1所示，渦旋波的坡印廷矢量放向不是沿著z軸直線傳播，而是呈現“螺旋上升”的形式。
圖1渦旋電磁波坡印廷矢量變化示意圖
圖2 不同結構偶極子圓環陣
采用線極化的偶極子進行圓環排布，是得到渦旋波的常用方法，圖2給出了（a）放射狀結構，（b）切線結構和（c）均衡結構的三種排布方式。實驗發現對于相同的陣元個數，實現相同的軌道角動量模式數時，沿一個方向放置的陣列比射線放置和切線放置的陣列所輻射的波束更準直，且有更少的副瓣和更強的輻射強度，并且，用陣列方法產生渦旋電磁波時，各陣元的極化方式必須相同，且只有在與發射陣元相同的極化方向上才能獲得設定模態的渦旋電磁波。
展開 一種新的軌道角動量天線設計
為了獲得更高的頻譜效率，業界在不斷嘗試從電磁波的物理特性入手來實現信息傳輸方式的突破，比如軌道角動量技術。近年來，軌道角動量一直是無線通信領域的研究熱點。
今天就給大家分享一個將軌道角動量與毫米波技術相結合的基于介質諧振器的軌道角動量天線設計，非常具有實用性。這個設計建立了天線的等效模型，推導了其輻射場的理論表達，討論了介質諧振器半徑對渦旋波電磁波模態的影響，通過仿真結果表明，該天線在波段有四個諧振點，能夠分別產生模態的渦旋電磁波。此外，該天線結構緊湊，成本低，增益良好，具有較高的天線效率，產生的各個模態的渦旋電磁波都具有良好的旋轉性，能夠獲得較強的抗干擾能力，為軌道角動量在毫米波頻段的應用提供了一定的現實意義。
天線設計
該天線設計了一種介質諧振器天線，天線結構如圖3所示，圖3(a)是天線的三維結構圖，可以看到該天線是由一個介質諧振器，一條微帶線，一層介質基板和一個接地面構成，圖3(b)是天線俯視圖。
仿真結果分析
天線的S參數能夠準確反映電磁波傳遞過程種的反射情況。如圖7所示是該天線的S參數仿真結果，可以看到，S參數有多次下降，表明這些頻率的波耦合進了諧振器當中，但并不是所有都是OAM模式。在28GHz~36GHz之間，該天線產生了4個諧振點，能夠產生的OAM模態。分別是：在29.6GHz處產生的OAM模態，在30.6GHz處產生的OAM模態，在32.2GHz處產生的OAM模態，在35.1GHz處產生的OAM模態。圖8是該天線電壓駐波比的仿真結果，可以看到在四個諧振點處的VSWR幾乎達到1，在天線的工作頻段28GHz~36GHz之間匹配良好。
展開 微納級3D打印：中國計量大學嚴德賢課題組《Results in Physics》，基于太赫茲波段的負曲率軌道角動量光纖
而在空間維度資源中，基于軌道角動量（Orbital Angular Momentum，OAM）的模分復用技術由于攜帶不同拓樸荷數的相互正交的軌道角動量模式成為擴大通信容量的一種非常有潛力的方案。軌道角動量具有全新的電磁波自由度特性，具有軌道角動量特性的電磁波可以在常用的信息傳輸方式，如波分復用（Wave Division Multiplexing，WDM）、偏振復用（Polarization Multiplexin，PM）、時分復用（Time Division Multiplexing，TDM）等信息傳輸方式上成倍的提高信息傳輸容量。
近日，中國計量大學嚴德賢課題組提出了基于太赫茲波段的負曲率軌道角動量光纖。該光纖以重慶摩方精密科技有限公司提供的HTL聚合物材料（耐高溫樹脂）為基底，采用兩層傾斜橢圓管的結構設計，通過引入環芯區域在0.4-0.8THz波段成功產生50-52個OAM模式，且在所研究的波段內獲得了高模式純度、低限制損耗和低波導色散等傳輸特性，相關研究成果以“Design of negative curvature fiber carrying multiorbital angular momentum modes forterahertz wave transmission”為題發表在《Results in Physics》。
圖1.3D打印負曲率軌道角動量光纖結構圖
圖1展示了基于摩方精密nanoArch S140打印技術的3D打印光纖樣品圖。光纖整體尺寸為6.57mm，靠近纖芯區域的第二層傾斜橢圓管結構最小尺寸為0.051mm。光纖結構設計完成后，在Comsol Multiphysics有限元仿真軟件中選取光纖結構的任一截面進行仿真研究。
展開 VirtualLab運用：設計一個折射光束整形器來生成一個圓形平頂光束
光束整形＞折射光學
任務描述
亮點
用戶友好界面引導設計一個光束整形元件，從而將高斯激光光束整形成一個圓形平頂光束。
說明：光源
說明：光束整形元件
說明：定義優化函數
說明：探測器
結果：整形光束&轉換值
文件&技術信息
近期推薦：
高速物理光學仿真軟件-VirtualLab Fusion基礎培訓2018.1.22-1.23上海：http://www.honglun-seminary.com/2018/vf122.html
FRED初級操作培訓 1月18-19日 上海 http://www.honglun-seminary.com/2018/fred118.html
展開 無衍射貝塞爾光束的生成
如今，貝塞爾光束和相似的非衍射光束已不僅僅在實驗室中生成，更被廣泛用于不同的應用中。為了更好地利用此類光束，必須更深入地研究和理解其性能。作為一個典型的示例，我們演示了如何用錐透鏡產生貝塞爾光束，并且遵循O.Brzobohaty等人的工作，我們研究了錐透鏡的圓形尖端對所得的貝塞爾光束產生的影響。
由圓頂錐透鏡生成貝塞爾光束 我們用帶有圓形尖端的錐透鏡建模生成貝塞爾光束，并研究圓形尖端如何影響貝塞爾光束的演化。
可編程函數 在本文件中，我們以圓柱透鏡為例說明如何使用可編程函數。 了解更多信息請發送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 
無衍射貝塞爾光束的生成
由圓頂錐透鏡生成貝塞爾光束
如今，貝塞爾光束和相似的非衍射光束已不僅僅在實驗室中生成，更被廣泛用于不同的應用中。為了更好地利用此類光束，必須更深入地研究和理解其性能。作為一個典型的示例，我們演示了如何用錐透鏡產生貝塞爾光束，并且遵循O.Brzobohaty等人的工作，我們研究了錐透鏡的圓形尖端對所得的貝塞爾光束產生的影響。
可編程函數
我們用帶有圓形尖端的錐透鏡建模生成貝塞爾光束，并研究圓形尖端如何影響貝塞爾光束的演化。
在本文件中，我們以圓柱透鏡為例說明如何使用可編程函數。
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展開 [NEWSLETTER] 無衍射貝塞爾光束的生成
如今，貝塞爾光束和相似的非衍射光束已不僅僅在實驗室中生成，更被廣泛用于不同的應用中。為了更好地利用此類光束，必須更深入地研究和理解其性能。作為一個典型的示例，我們演示了如何用錐透鏡產生貝塞爾光束，并且遵循O.Brzobohaty等人的工作，我們研究了錐透鏡的圓形尖端對所得的貝塞爾光束產生的影響。
由圓頂錐透鏡生成貝塞爾光束
我們用帶有圓形尖端的錐透鏡建模生成貝塞爾光束，并研究圓形尖端如何影響貝塞爾光束的演化。
可編程函數
在本文件中，我們以圓柱透鏡為例說明如何使用可編程函數。
了解更多信息請發送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 無衍射貝塞爾光束的生成
如今，貝塞爾光束和相似的非衍射光束已不僅僅在實驗室中生成，更被廣泛用于不同的應用中。為了更好地利用此類光束，必須更深入地研究和理解其性能。作為一個典型的示例，我們演示了如何用錐透鏡產生貝塞爾光束，并且遵循O.Brzobohaty等人的工作，我們研究了錐透鏡的圓形尖端對所得的貝塞爾光束產生的影響。 由圓頂錐透鏡生成貝塞爾光束
我們用帶有圓形尖端的錐透鏡建模生成貝塞爾光束，并研究圓形尖端如何影響貝塞爾光束的演化。
可編程函數
在本文件中，我們以圓柱透鏡為例說明如何使用可編程函數。
展開 使用干涉儀裝置生成任意矢量光束
目前研究已經證明了圓柱形矢量光束在各種應用中都很有幫助。我們遵循X.-L. Wang等人的研究，建立了一個用于產生矢量光束的干涉儀裝置。 該裝置包括各種類型的光學組件，包括SLM，光柵，孔徑，波片和透鏡。 通過可編程功能，可以任意定義和更改SLM傳輸函數，如下例所示。 我們演示了VirtualLab Fusion中矢量光束的生成過程，并將結果與文獻中的結果進行了比較。 使用SLM和共光路干涉儀生成矢量光束
在4f鏡頭系統中，干涉儀裝置由SLM，光圈，四分之一波片和光柵構成。 使用此裝置，我們演示了圓柱矢量光束的生成過程。
如何使用可編程功能及示例（圓柱透鏡）
在本文檔中，我們以圓柱透鏡為例說明了如何使用可編程功能。 詳詢更多信息請發送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
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