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Tailoring nondiffracting structured lights along arbitrary three-dimensional trajectories via an inversed design

计算机科学 物理 材料科学 纳米技术
作者
Yishu Wang,Juntao Hu,Wenjun Wei,Wenni Ye,Ying Zhang,Xinzhong Li,Yixian Qian
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:125 (23)
标识
DOI:10.1063/5.0240079
摘要

We develop an inverse-designed caustic approach to tailor nondiffracting structured lights that exhibit arbitrary intensity structures. Simultaneously, these lights can propagate in an accelerated manner along an arbitrary three-dimensional trajectory. The scheme inherently gives rise to caustics, which are intensity singularities in geometric optics. These types of structured lights possess sharp intensity shapes and exhibit a significant intensity gradient. Moreover, these types of structured nondiffracting lights exhibit structured orbital angular momentum. The proposed approach breaks the restriction of conventional nondiffracting light beams, which preserve fixed propagation trajectories and structures. We experimentally validate our theory prediction. These diverse accelerating nondiffracting light beams will pave the way for optically trapping and moving particles along arbitrary three-dimensional trajectories and are likely to result in applications in wavefront control, optical micromachining, and depth imaging.
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