In unserer jüngsten gemeinsamen Veröffentlichung mit Prof. Xianzhong Chen von der Heriot-Watt University, UK, haben wir die Erzeugung von perfekten Vektor-Vortex-Strahlprofilen mit Hilfe optischer Metaoberflächen demonstriert.
Perfekte Vektor-Vortex-Strahlprofile haben aufgrund ihrer besonderen optischen Eigenschaften großes Interesse geweckt. Sie sind eine besondere Art von strukturierten Strahlen, die besondere Eigenschaften sowohl von Wirbel- als auch von Vektorstrahlen für Licht besitzen. Die Wirbelkomponente in einem perfekten Vektor-Vortex-Strahlprofil hat eine spiralförmige Phasenwellenfront, die einen Bahndrehimpuls tragen kann, während der Vektorcharakter bedeutet, dass der Strahl ein räumlich variierendes Polarisationsprofil aufweist. Solche Strahlen werden häufig zur Teilchenmanipulation, zum optischen Mikrobohren und zur optischen Verschlüsselung eingesetzt.
Perfekte Vektor-Vortex-Strahlprofile werden in der Regel durch die Überlagerung perfekter Vortex-Strahlprofile erzeugt, die eine begrenzte Anzahl sogenannten topologischen Ladungen aufweisen. In unserer Arbeit haben wir die Erzeugung hybrider, perfekter Vektor-Vortex-Strahlprofile demonstriert und sogar ihre dynamische Kontrolle gezeigt. Solche hybriden Vektorwirbelstrahlen werden durch die Überlagerung von perfekten Wirbelstrahlen unter Verwendung einer optischen Metaoberfläche erzeugt.
Die Idee ist inspiriert von der gärtnerischen Veredelung von Pflanzen, d. h. dem Veredeln eines Teils einer Pflanze auf einen Zweig oder eine Wurzel einer zweiten Pflanze. In ähnlicher Weise können „veredelte“ Vortex-Strahlen durch Veredelung von zwei oder mehr optischen Wirbeln mit unterschiedlichen Kombinationen von topologischen Ladungen gebildet werden.
Der Originalartikel erschien in Nature Communications und kann hier eingesehen werden.
