光束中心存在相位奇點(diǎn)，因此相位渦旋光束的光場(chǎng)分布是中空環(huán)形。偏振渦旋光束，即在光場(chǎng)橫截面上具有渦旋分布偏振態(tài)的光束。與常見的線偏振，橢圓偏振和圓偏振等各向同性偏振光不同，偏振渦旋光束具有各向異性的偏振態(tài)分布，光場(chǎng)橫截面中每一點(diǎn)都具有自己獨(dú)特的偏振方向，表現(xiàn)出很強(qiáng)的矢量偏振特性，因此偏振渦旋光束也稱為矢量光束。光的自旋角動(dòng)量與光束的偏振性質(zhì)緊密相關(guān)，而光的軌道角動(dòng)量則源于光場(chǎng)橫截面的復(fù)場(chǎng)分布，表征光束的波前性質(zhì)。傍軸近似下，渦旋光束的軌道角動(dòng)量與自旋角動(dòng)量可分解開，光子的角動(dòng)量可以表示為：l為角量子數(shù)，也成為拓?fù)浜?，可為任意整?shù)，同時(shí)，角量子數(shù)l為渦旋光束的特征值，決定了渦旋光束的螺旋波前分布。 ...

旋光束會(huì)在其相位奇點(diǎn)處有暗點(diǎn)，光束能量分布呈現(xiàn)甜甜圈形狀，這種旋渦光束增加了軌道角動(dòng)量，且隨著拓?fù)浜傻脑龃蠖龃?，而且拓?fù)浜稍酱?，光束能量的環(huán)形分布就越強(qiáng)卻大，如圖2中所示。圖2：不同拓?fù)浜傻臏u旋光束光斑示意圖(a~e的分別為1、4、6、12、13)通常生成旋渦光束的方法有：螺旋相位板法、空間光調(diào)制法、幾何模式轉(zhuǎn)換法、全息圖法等，一下對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。螺旋相位板法：使光束通過具有螺旋相位分布的螺旋相位板，使其被賦予螺旋相位分布，依此方法生成渦旋光束；但因制作工藝的限制實(shí)際中使用的螺旋相位板的相位變化多為階梯型，即階梯螺旋相位板而非平滑，如圖3和圖4所示。圖3：階梯螺旋相位板的相位分布示意圖圖4 ...

水聲波中存在相位奇點(diǎn)，并將奇點(diǎn)的概念推廣到電磁波的領(lǐng)域。1981年，Baranova等發(fā)現(xiàn)在激光光斑上存在隨機(jī)分布的光學(xué)渦旋，并通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在一定條件下，散斑光場(chǎng)中產(chǎn)生光學(xué)渦旋的概率是可以測(cè)定的，但是不會(huì)產(chǎn)生高階拓?fù)浜蓴?shù)的光學(xué)渦旋場(chǎng)。1992年，Swartzlander等通過理論和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在自聚焦介質(zhì)中存在光學(xué)渦旋孤子，且光學(xué)渦旋孤子在傳輸過程中與非線性介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生相互作用，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)光學(xué)渦旋的傳播具有很大的貢獻(xiàn)。1998年，Voitsekhovich等在一定欺負(fù)條件下，詳細(xì)研究了相位奇點(diǎn)數(shù)目密度的特性，結(jié)果表明相位奇點(diǎn)數(shù)目密度具有一定的統(tǒng)計(jì)分布，并不是一個(gè)特定的值，并且統(tǒng)計(jì)分布與振幅空間 ...

對(duì)渦旋光束的相位奇點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估。一般對(duì)于渦旋光束傳輸特性研究主要從以下兩個(gè)方面入手。（1）不同渦旋光光束的傳輸特性研究，空間結(jié)構(gòu)的不同使得渦旋光束的種類眾多。例如：貝塞爾-高斯矢量光束、LG光束、橢圓渦旋光束、多階高斯-謝爾渦旋光束等；（2）渦旋光束在不同路徑上的傳輸特性研究，早期研究者一般考慮光束在大氣湍流中水平傳輸?shù)那樾?，自?001年國(guó)際電信聯(lián)盟提出了隨高度變化的大氣結(jié)構(gòu)常數(shù)模型之后，人們逐漸關(guān)注光束在大氣湍流中斜程傳輸?shù)那樾?。圖1.渦旋光束及強(qiáng)度分布示意圖大氣湍流是一種具有隨機(jī)性的混沌介質(zhì)。當(dāng)光經(jīng)過大氣湍流時(shí)，其隨機(jī)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成折射率起伏，導(dǎo)致光束發(fā)生畸變、相干性減弱、光強(qiáng)衰減等一系 ...