偏振控制的等离激元轨道角动量态的生成与叠加OA

近年来,关于表面等离激元轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)态的研究,主要聚焦于单一OAM态的生成及不同拓扑荷数OAM态的演化.如何通过微纳结构的精确设计,实现具有特定相位关系的两个OAM态的相干叠加,仍面临诸多挑战.本文提出了一种新型等离激元微纳结构,以矩形缝对为结构单元,按照圆环或分段螺旋线轮廓排列.不仅能够在表面等离激元场中有效产生具有不同拓扑荷的OAM纯态,还可通过调控入射光的偏振态,实现两种OAM态以不同振幅比和相位差的灵活叠加,从而实现OAM叠加态在布洛赫球面上的演化.结合理论分析与数值模拟,本文验证了该结构在圆偏振光照射下可产生不同拓扑荷的OAM纯态;入射光为线偏振时,则可实现两OAM态等振幅叠加,形成具有结构化分布的OAM叠加态.此外,通过调节线偏振光的偏振角,可有效控制两本征OAM态之间的相位差,从而实现叠加态场分布的规律性旋转.本研究为等离激元OAM态的相干控制提供了新的设计思路,也为多功能光场调控器件的集成设计提供了理论基础和技术路径.