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基于超表面模型的完美涡旋光束生成：宽带任意阶全介质实现及庞加莱球偏振变化验证，FDTD模拟：宽带任意阶完美涡旋光实例分析

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简介：
本文提出了一种基于超表面模型的方法来生成宽带、任意阶次的完美涡旋光束，并通过FDTD仿真进行了验证。研究展示了该方法在全介质条件下的有效性及庞加莱球上偏振特性的变化规律。 基于超表面模型的完美涡旋光束生成：宽带任意阶全介质实现与庞加莱球偏振变化验证 介绍： 本段落提出了一种利用全介质超表面来实现完美矢量涡旋光束（perfect vector vortex beam）和完整庞加莱球（full Poincaré sphere）的方法。这种完美的矢量涡旋光束不受拓扑荷数的影响，同时满足不同偏振状态下的矢量光场特性变化。该技术在光学加密等领域具有广泛的应用价值。 案例内容： 本研究提供了两个不同的超表面模型用于生成完美矢量涡旋光束，分别对应于不同的拓扑荷数值，并展示了如何通过这些结构产生任意阶的完美涡旋光束。值得注意的是，在不同阶次下产生的涡旋图案半径基本保持不变。 同时，我们验证了全庞加莱球光束在偏振变化和矢量特性方面的表现。 所有设计采用二氧化钛介质单元来实现几何相位与传输相位的结合构建。 关键词：基于超表面的完美涡旋光；FDTD模型；宽带任意阶；完美矢量涡旋光束；偏振变化；拓扑荷数；光学加密；二氧化钛介质单元

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  • 基于超表面模型的完美涡旋光束生成：宽带任意阶全介质实现及庞加莱球偏振变化验证，FDTD模拟：宽带任意阶完美涡旋光实例分析
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    本文提出了一种基于超表面模型的方法来生成宽带、任意阶次的完美涡旋光束，并通过FDTD仿真进行了验证。研究展示了该方法在全介质条件下的有效性及庞加莱球上偏振特性的变化规律。 基于超表面模型的完美涡旋光束生成：宽带任意阶全介质实现与庞加莱球偏振变化验证 介绍： 本段落提出了一种利用全介质超表面来实现完美矢量涡旋光束（perfect vector vortex beam）和完整庞加莱球（full Poincaré sphere）的方法。这种完美的矢量涡旋光束不受拓扑荷数的影响，同时满足不同偏振状态下的矢量光场特性变化。该技术在光学加密等领域具有广泛的应用价值。 案例内容： 本研究提供了两个不同的超表面模型用于生成完美矢量涡旋光束，分别对应于不同的拓扑荷数值，并展示了如何通过这些结构产生任意阶的完美涡旋光束。值得注意的是，在不同阶次下产生的涡旋图案半径基本保持不变。 同时，我们验证了全庞加莱球光束在偏振变化和矢量特性方面的表现。 所有设计采用二氧化钛介质单元来实现几何相位与传输相位的结合构建。 关键词：基于超表面的完美涡旋光；FDTD模型；宽带任意阶；完美矢量涡旋光束；偏振变化；拓扑荷数；光学加密；二氧化钛介质单元
     
  • 全介质超表面技术：实现完美矢量涡旋光束和庞加莱球光束的生成与复现
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    本研究介绍了一种先进的全介质超表面技术，能够高效地产生及再现复杂光学结构——包括矢量涡旋光束和庞加莱球光束。此项创新为精密光学操控提供了新的可能，并在量子信息、生物医学成像等领域展现出广阔的应用前景。 全介质超表面技术能够实现完美矢量涡旋光束及庞加莱球光束的生成与复现。2021年《Nature Communication》发表的一篇文章介绍了宽带产生完美Poincaré光束的方法，通过使用基于FDTD仿真的拓扑荷数超表面模型来验证这一方法。 论文介绍：全介质超表面技术可以实现完美矢量涡旋光束的生成和庞加莱球的复现。这种完美矢量涡旋光束不会随拓扑荷的变化而变化，并满足矢量光场偏振特性的要求，主要用于光学加密等领域。 案例内容包括两个不同拓扑荷数的超表面模型，用于生成不同的完美矢量涡旋光束和庞加莱球光束。这些模型能够产生不同阶次的完美涡旋光，并且其涡旋图案半径基本保持不变。此外，该研究还验证了全庞加莱球光束偏振特性的变化以及它们作为矢量特性的重要性。 实验中所有结构均使用二氧化钛介质单元构建，通过几何相位和传输相位来实现所需的效果。案例包括FDTD模型、设计脚本、Matlab计算代码及复现结果等，并附带一份Word教程以帮助理解如何从相位图与透射率数据中挑选合适的自定义参数进行研究。
     
  • 宽带任意阶贝塞尔光束超表面模型的FDTD仿真及论文复现（基于2017年《Light Science & Applications》）
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    本研究基于2017年《Light Science & Applications》期刊文章，利用FDTD方法对宽带任意阶贝塞尔光束超表面模型进行数值模拟与实验结果的复现。 本段落介绍了如何使用宽带任意阶贝塞尔光束超表面模型进行FDTD仿真，并复现了2017年发表在《Light Science & Applications》期刊上的文章《利用超表面生成独立于波长的亚波长贝塞尔光束》的内容。该研究通过介质超表面实现了宽带条件下不同阶次贝塞尔光束的产生，其中贝塞尔光束是一种无衍射光束，在较长传播距离内能够保持良好的横向分布特性，因此在粒子操控、成像等领域有广泛应用。 案例内容主要包括两个模型：零阶和一阶贝塞尔光束。这些模型使用二氧化钛介质单元来执行几何相位以构建超表面结构。本案例提供了一个完整的FDTD仿真环境，包括FDTD模型设计脚本、Matlab计算代码以及详细的复现结果，并附带了一份Word教程文档，其中包含用于计算超表面远场光强分布的脚本，能够获取任意位置处贝塞尔光束的具体信息。
     
  • vortex.zip_matlab 涡旋光束_光束涡旋_涡旋光束
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    本资源提供MATLAB代码和工具箱用于模拟与分析光学中的涡旋光束特性。涵盖光束涡旋结构、生成及应用，适用于科研与教学。 计算涡旋相位，并使用MATLAB绘制不同拓扑电荷的涡旋光束。
     
  • B-涡旋光及matlab实现，涡旋光束生成方法(matlab)
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    本资源介绍并实现了B型涡旋光束的生成方法，利用Matlab软件进行仿真模拟，深入探讨了涡旋光束的独特性质和应用潜力。 可以使用超构表面来模拟相位变化，并最终生成涡旋光。
     
  • vortex beam.rar - matlab 涡旋光束_涡旋光_涡旋光matlab_涡旋光束程序
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    本资源提供了基于MATLAB的涡旋光束生成与分析代码，适用于研究光学涡旋、角动量传输等领域。包含多种参数配置以探索不同类型的涡旋光现象。 涡旋光束是一种特殊的光学现象，在物理学与光学领域具有重要的研究价值。本压缩包内包含了一个名为“vortexbeam.m”的MATLAB程序，该程序用于生成涡旋光束的强度分布图及相位分布图像，对于理解和研究其特性非常有用。 涡旋光束的一个核心特征是它们携带轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM），这使得在量子通信、光学捕获和粒子操控等领域有广泛的应用。实验中可以通过特定的光栅或螺旋相位板产生这种光束，而MATLAB程序则提供了一种计算机模拟的方法。 “vortexbeam.m”程序可能包括以下几个关键部分： 1. **生成螺旋相位函数**：涡旋光束的相位通常包含一个螺旋结构，即$e^{ilphi}$，其中$l$为涡旋阶数，$\phi$是径向方向的角度。通过定义这一函数来创建相应的相位图案。 2. **强度计算**：根据电磁场理论，光强与复振幅的平方成正比。程序会生成由螺旋相位函数产生的复振幅，并据此形成光强分布图像。 3. **傅里叶变换**：在光学中，二维傅里叶变换常用来将空间域中的信息转换到频域以理解光束传播特性。MATLAB的`fft2`函数可能被用在这个程序中模拟光束的传播过程。 4. **图像绘制**：利用如`imagesc`和`imshow`等丰富的图形工具，可以展示生成的相位与强度分布图。“phase of vortex.jpg”及“vortex beams.jpg”很可能是这些模拟结果的输出。 5. **用户交互性**：该程序可能允许使用者输入参数（例如涡旋阶数、波长等），以适应不同的研究需求。 使用方法包括将文件导入MATLAB环境并运行，观察生成的结果。对于初次接触的人来说，理解背后的物理原理和编程语法至关重要。通过这个程序可以快速模拟不同条件下的光束特性，并加深对其性质的理解，推动科研进展。
     
  • COMSOL涡旋光束模拟.mph
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    该文件为使用COMSOL软件创建的模型项目（.mph格式），用于模拟和分析涡旋光束在各种介质中的传播特性及其物理效应。 COMSOL涡旋光束仿真的 MPH文件可以用于研究和分析光学领域的复杂问题。通过使用这个仿真工具，研究人员能够更好地理解涡旋光束的特性及其在不同介质中的传播行为。该仿真模型为深入探索非线性光学现象提供了强大的平台。
     
  • 光学涡旋与涡旋光束
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    光学涡旋是一种特殊的光场结构，其中光波在传播过程中携带轨道角动量。涡旋光束因其独特的性质，在精密测量、量子信息和生物医学等领域具有广泛应用前景。 本段落概述了涡旋光束和光学涡旋的基本特征及原理，并介绍了它们的产生、传播以及应用情况。文章还叙述了该领域的研究动态，并对其未来的研究方向和应用前景进行了展望。
     
  • 涡旋光束空间相位模拟与轨道角动量_Matlab实现涡旋光束相位分析
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    本项目运用Matlab软件进行涡旋光束的空间相位模拟及轨道角动量计算，旨在深入研究涡旋光束的独特性质及其应用潜力。 涡旋光束在传播方向上具有一个位相项e，并且它拥有轨道角动量。该MATLAB程序实现了从高斯基模到涡旋光束的基本转换功能。
     
  • Desktop.rar_matlab涡旋光模拟_光涡旋与干涉_平面光干涉效应_涡旋干涉现象
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    本项目通过Matlab实现桌面级的涡旋光模拟，重点研究光涡旋及干涉现象，并探讨其在平面光干涉中的应用与效果。 模拟涡旋光与平面光干涉的MATLAB代码可以用于研究光学现象中的复杂交互作用。这类仿真有助于深入理解不同类型的光线在相遇时的行为及其产生的干涉图案。通过编写特定算法，研究人员能够可视化并分析这些模式，为相关领域的实验设计提供理论支持。