渦旋光束，也成為螺旋光束洒沦，渦旋光束指具有渦旋特性的光束豹绪。渦旋光束是一種特殊的激光束，具有與普通的高斯光束所不同的特性申眼。
廣義來說瞒津，渦旋光束包括相位渦旋光束和偏振渦旋光束兩大類。
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一、渦旋光束
渦旋光束濒翻，也成為螺旋光束屁柏，是指具有渦旋特性的光束。廣義來說有送，渦旋光束包括相位渦旋光束和偏振渦旋光束兩大類淌喻。
相位渦旋光束，即光波的相位和波前呈螺旋型雀摘，其在柱坐標(biāo)系（r,φ,z）下的復(fù)振幅表達(dá)式中含有螺旋相位項(xiàng)eilφ, 其中l(wèi)可為任一整數(shù)裸删。
由于光束中心存在相位奇點(diǎn)，因此相位渦旋光束的光場分布是中空環(huán)形阵赠。
偏振渦旋光束涯塔，即在光場橫截面上具有渦旋分布偏振態(tài)的光束。與常見的線偏振豌注，橢圓偏振和圓偏振等各向同性偏振光不同伤塌，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(diǎn)都具有自己獨(dú)特的偏振方向轧铁，表現(xiàn)出很強(qiáng)的矢量偏振特性每聪，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(fù)場分布药薯，表征光束的波前性質(zhì)绑洛。
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童本，光子的角動量可以表示為：
l為角量子數(shù)真屯，也成為拓?fù)浜桑蔀槿我庹麛?shù)穷娱，同時(shí)绑蔫，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泵额。將將量子數(shù)為l
的渦旋光束稱為l階渦旋光束配深，記作|l>。
偏振參數(shù)σ稱為自旋量子數(shù)嫁盲，具有-1和+1兩個(gè)特征值篓叶。當(dāng)σ=+1 時(shí)，表示右旋圓偏振光羞秤，當(dāng)σ=-1 時(shí)缸托，表示左旋圓偏振光。光場的任意偏
振態(tài)均可由具有相反自旋量子數(shù)的光子線性疊加而成瘾蛋，如線偏振光就是 |σ=+1> 和 |σ=-1> 的疊加俐镐。
二、渦旋光束的應(yīng)用
渦旋光束在許多領(lǐng)域都有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值瘦黑。在光通信領(lǐng)域京革，使用渦旋光束會大大擴(kuò)展信道容量，實(shí)現(xiàn)大容量的信息傳輸幸斥。在探測領(lǐng)
域匹摇，渦旋光束的旋轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)可以用于測量旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。當(dāng)渦旋光束作用域物體或者微粒時(shí)甲葬，光束攜帶的軌道角動量可以傳遞給微
粒廊勃，控制微粒實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)或平移，這一特性可用于研制光鑷或光學(xué)扳手经窖。
三坡垫、常見的渦旋光束
常見的渦旋光束有：拉蓋爾-高斯光束（Laguerre-Gauss beams）、貝塞爾光束（Bessel beams）和貝塞爾-高斯光束（Bessel-Gauss
Beams）画侣。
貝塞爾光束是一種無衍射光束冰悠，若在傳輸路徑中存在障礙物，則經(jīng)過障礙物后一定距離配乱，沒有被遮擋的光線會在障礙物后重新干涉溉卓，光
場可自我恢復(fù)皮迟，具有自愈性。
貝塞爾光束具有無限延展的光場結(jié)構(gòu)桑寨，這使得其只能為理想的理論模型而無法真實(shí)存在伏尼，實(shí)際中一般采用貝塞爾-高斯光束作為貝塞爾
光束的近似，在有限傳輸距離內(nèi)具有與貝塞爾光束相似的無衍射特性尉尾，超出最大傳輸距離后貝塞爾-高斯光束將不再存在爆阶。
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