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江苏激光联盟导读
【光的本征涡旋-反涡旋相互作用】本文对光的自旋-轨道相互作用和非本征轨道-轨道相互作用进行了深入研究 。
对光的自旋-轨道相互作用和非本征轨道-轨道相互作用进行了深入研究 ， 产生了包括光的自旋霍尔效应、轨道霍尔效应和自旋-轨道霍尔效应在内的重要现象 。 然而 ， 光学固有轨道-轨道相互作用的概念 ， 即旋涡-反旋涡相互作用 ， 作者所知甚少 。 在这里 ， 这种新型的相互作用过程在理论和实验上都得到了证明 ， 这是由于在自由传播的光场中奇异核的互易螺旋度之间的相互作用而产生的 。 提出了一个描述该过程的通用模型 ， 该模型包括一个线性无关项和一个非线性耦合项 。 结果表明 ， 强耦合导致两个相互旋涡之间直观的相互吸引 ， 而弱耦合则导致反直观的排斥现象 。 涡旋-反涡旋相互作用可以预测和观测轨道角动量霍尔效应 ， 以及在没有非线性光-物质相互作用的情况下 ， 结构合理的涡旋阵列的稳定传播 。 这些结果扩大了不同形式的光学角动量之间相互作用过程的范围 ， 并为使用所提出的耦合机制研究新效应提供了机会 。
存在沿y方向排列的孤子涡旋时 ， 飞行120 ms后BEC的积分三轴密度分布 。
1介绍
光子的角动量类似于电子等其他量子粒子的角动量 ， 是一个重要的研究课题 。 这种光的自由度对于经典和量子领域的各种应用都很重要 。 光的角动量可分为自旋角动量（SAM）、内部轨道角动量（IOAM）和外部轨道角动量（EOAM） 。 SAM和IOAM都是光的固有属性 。 相反 ， EOAM显示为外部特征 。 在近轴条件下 ， 角动量的不同形式是相互独立的 。 然而 ， 当光与物质发生相互作用时 ， 情况并非如此 。 它导致角动量之间的相互作用 ， 包括自旋-轨道相互作用和外在轨道-轨道相互作用 。 这两个基本过程已被广泛研究 。 然而 ， 光的固有轨道-轨道相互作用 ， 即自由空间光学旋涡之间的固有相互作用 ， 尚不清楚 。 在这篇文章中 ， 我们从理论和实验两方面讨论了这种新形式的光学过程 。
光学角动量的不同形式之间的相互作用表现出显著的影响 。 例如 ， 自旋-轨道相互作用导致自旋角动量霍尔效应 ， 以及光的自旋和轨道分量之间的角动量相互转换 。 轨道角动量霍尔效应表明IOAM-EOAM相互作用 。 我们注意到 ， 所有这些相互作用过程都应该由光学物质介导 ， 或者在非傍轴条件下发生（例如 ， 光是紧密聚焦的） 。 然而 ， 我们正在处理的进程与这些进程相反 。 我们考虑了仅由内禀轨道角动量之间的耦合引起的涡旋-反涡旋相互作用；因此 ， 它出现在平行状态下 ， 不需要通过物质进行调节 。 为了阐明这一内在过程 ， 我们建立了一个通用的理论模型 ， 其中包括一个线性独立项和一个非线性耦合项 。 因此 ， 涡旋-反涡旋相互作用的本质在于具有互易螺旋度的涡旋之间的非线性耦合 。 有趣的是 ， 当含有相同拓扑电荷的旋涡没有耦合时 ， 表明磁场中没有旋涡-旋涡相互作用 。 我们进行了精确的实验来验证这些有趣的光学过程 。
共存的稳定OC和IC半离散量子点的密度分布图 ， 涡度为零 ， 位置数分别为1到4 in（a1）–（d1） 。
值得一提的是 ， 对超导体中的涡旋-涡旋和涡旋-反涡旋相互作用进行了详细的实验和理论研究 。 即使超导介质中的旋涡动力学与我们的环境中的旋涡动力学有一些相似之处 ， 但也有一个非常重要的区别 ， 因为超导体中的旋涡间相互作用基于非线性金兹堡-朗道方程（因此产生的旋涡动力学是非线性的） ， 而在这项工作中 ， 它基于线性二维薛定谔方程 。
（a）沿轴对称势轴排列的涡旋、孤子涡旋（b）和垂直于细长轴对称陷阱轴排列的孤子（c）的原位密度和相位分布的理论解 。 箭头表示原子流 。
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