光束中心存在相位奇點，因此相位渦旋光束的光場分布是中空環(huán)形。偏振渦旋光束，即在光場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，光場橫截面中每一點都具有自己獨特的偏振方向，表現(xiàn)出很強的矢量偏振特性，因此偏振渦旋光束也稱為矢量光束。光的自旋角動量與光束的偏振性質(zhì)緊密相關(guān)，而光的軌道角動量則源于光場橫截面的復場分布，表征光束的波前性質(zhì)。傍軸近似下，渦旋光束的軌道角動量與自旋角動量可分解開，光子的角動量可以表示為：l為角量子數(shù)，也成為拓撲荷，可為任意整數(shù)，同時，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。 ...

旋光束會在其相位奇點處有暗點，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量，且隨著拓撲荷的增大而增大，而且拓撲荷越大，光束能量的環(huán)形分布就越強卻大，如圖2中所示。圖2：不同拓撲荷的渦旋光束光斑示意圖(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，一下對其進行簡單介紹。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，并將奇點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分布的光學渦旋，并通過實驗發(fā)現(xiàn)在一定條件下，散斑光場中產(chǎn)生光學渦旋的概率是可以測定的，但是不會產(chǎn)生高階拓撲荷數(shù)的光學渦旋場。1992年，Swartzlander等通過理論和實驗研究發(fā)現(xiàn)，在自聚焦介質(zhì)中存在光學渦旋孤子，且光學渦旋孤子在傳輸過程中與非線性介質(zhì)會產(chǎn)生相互作用，這一發(fā)現(xiàn)對光學渦旋的傳播具有很大的貢獻。1998年，Voitsekhovich等在一定欺負條件下，詳細研究了相位奇點數(shù)目密度的特性，結(jié)果表明相位奇點數(shù)目密度具有一定的統(tǒng)計分布，并不是一個特定的值，并且統(tǒng)計分布與振幅空間 ...

對渦旋光束的相位奇點進行相應(yīng)的評估。一般對于渦旋光束傳輸特性研究主要從以下兩個方面入手。（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.渦旋光束及強度分布示意圖大氣湍流是一種具有隨機性的混沌介質(zhì)。當光經(jīng)過大氣湍流時，其隨機運動會造成折射率起伏，導致光束發(fā)生畸變、相干性減弱、光強衰減等一系 ...