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Construction of vector vortex beams on hybrid-order Poincaré sphere through highly scattering media

光学 旋涡 涡流 物理 散射 光散射 前向散射 光束 米氏散射 梁(结构) 机械
作者
Qiannan Lei,Shijie Tu,Haokai Gong,Lina Zhao,Yingying Ren,Yangjian Cai,Qian Zhao
出处
期刊:Optics Express [The Optical Society]
卷期号:32 (12): 21506-21506
标识
DOI:10.1364/oe.525411
摘要

Vector vortex beams (VVBs) have attracted extensive attention due to their unique properties and their wide applications in fields such as optical manipulation and optical imaging. However, the wavefronts of the vector vortex beams are highly scrambled when they encounter highly scattering media (HSM), such as thick biological tissues, which greatly prevents the applications of VVBs behind HSM. To address this issue, we propose a scheme to construct VVBs of freewill position on the surface of hybrid-order Poincaré sphere (HyOPS) through HSM. With the measurement of two orthogonal scalar transmission matrices, the conjugated wavefronts for constructing orbital angular momentum beams with arbitrary topological charge in right and left circularly polarized states through HSM can be calculated, respectively. When an input wavefront superimposed by the two conjugated wavefronts with an appropriate ratio and phase delay, impinges on the HSM, the desired VVB can be created through HSM. To demonstrate the viability of our scheme, a series of VVBs on different locations of various HyOPSs have been reconstructed through a ZnO scattering layer experimentally. Furthermore, to characterize the polarization distribution of the generated beams, the polarization maps of these beams are derived by measuring the four Stokes parameters, which agree well with the theoretical distributions. This work will promote the applications of VVBs in highly scattering environments.
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