近日，科学家们在《Scientific Reports》上发表了一项重要研究成果：首次在三角形光学腔中实现了矢量涡旋光束（Vector Vortex Beams，VVB）的共振，并利用其对称性差异，成功区分了径向和方位角偏振模式的共振条件。
研究成果
图 1：（a）展示了光束在水平偏振（平行于传播平面）时x轴的反转效果；（b）为 VVB 在厄米-高斯基下的分解，第一行表示径向光束，第二行表示方位角光束；（c）呈现了径向和方位角VVB在反射时的对称和反对称性。此图帮助理解VVB的特性以及反射对其的影响，是后续分析光腔对不同VVB模式区分能力的基础。
图 2：实验装置示意图。使用780nm自制扩展腔二极管激光器作为光源，通过针孔清洁光束空间模式，利用空间光调制器精细调整模式匹配。通过放置涡旋波片（VWP）和半波片（HWP）产生不同的VVB，然后将其送入由两个部分反射平面镜和一个凹面镜组成的三角形光腔。利用压电换能器扫描光腔长度，通过示波器观察共振峰，同时将部分光腔输出强度发送到网络摄像头检查透射光束的轮廓。该图清晰展示了实验的光路设置和主要实验元件的布局。
图 3：（a）为空光腔时径向偏振光束的强度传输随光腔长度的变化，显示出两个主要共振峰以及由涡旋板产生VVB时的寄生模式分量导致的小共振峰，且共振峰存在不对称性；（b）为加入PPS后径向偏振光束的共振峰，此时共振峰不再不对称，表明实现了径向偏振VVB的共振；（c）为螺旋偏振光束（径向和方位角光束叠加）的共振峰，体现了径向和方位角偏振光束在不同腔长下共振；（d）展示了螺旋偏振光束分解为径向和方位角光束的情况。这些图直观呈现了实验中不同条件下光束的共振情况，是验证研究成果的重要依据。
图 4：（a）展示了腔内相位调整对水平和垂直偏振零阶高斯光束共振的影响；（b）解释了 PPS 中偏振光的变换过程，即通过一系列波片（QWP+HWP+QWP）使交叉偏振光束经历循环偏振变换，在庞加莱球上对应不同的路径和获得的潘查拉坦姆相位。此图说明了 PPS 的工作原理和实现相位补偿的机制。
图 5：输出共振 VVB 光束的强度分布。（a）为传输的径向光束，（b）-（d）分别是其在水平、对角（+ 45°）和垂直偏振方向上的投影；（e）为传输的方位角光束，（f）-（h）是其在相应偏振方向上的投影。这些图像直观展示了共振光束通过光腔后的矢量特性，为研究成果提供了直观证据。
原文链接
Scientific Reports | Resonance of vector vortex beams in a triangular optical cavity
