星朗浩宇｜Phasics 波前傳感器再添新技能，渦旋相位分析（Vortex Analysis）重磅上線

渦旋相位結(jié)構(gòu)的識別與定量分析

在帶有渦旋特征的光場中，相位分布包含相位奇點，且相位圍繞奇點呈螺旋式變化。對于這類光場，除了常規(guī)波前信息外，還需要進一步關(guān)注奇點位置、拓撲電荷以及不同局部相位結(jié)構(gòu)之間的區(qū)分。對于涉及軌道角動量光束表征的相關(guān)工作，這些信息直接關(guān)系到光場結(jié)構(gòu)的識別與分析。

此前，這部分信息不能直接從軟件結(jié)果中獲得。相位奇點的位置及相位跳變特征不能直接輸出，相關(guān)判讀需要結(jié)合特定mask或特定算法，并配合人工調(diào)試完成。

為簡化并自動化這1流程，PhaseStudio新增渦旋相位分析(Vortex Analysis)功能，將原本需要額外處理的識別步驟直接集成到軟件分析中。測量完成后，軟件可自動識別波前中的相位奇點，并直接輸出其空間位置及對應(yīng)的拓撲電荷(Topological Charge)。同時，軟件還支持對波前中的旋度分量、無旋分量及拉普拉斯相關(guān)分量進行分析，使原本嵌套于整體波前中的復(fù)雜相位結(jié)構(gòu)能夠被進一步提取與表征。對于光學(xué)渦旋、螺旋相位分布及其他復(fù)雜拓撲相位結(jié)構(gòu)，這意味著結(jié)果不再停留于相位圖本身，而能夠進一步提供可用于定位和定量分析的信息。

圖1：渦旋旋轉(zhuǎn)相位分布示例，對應(yīng)檢測到的拓撲電荷約為 9.85。圍繞相位奇點的相位呈連續(xù)螺旋變化，形成典型的渦旋結(jié)構(gòu)。圖片來源于Phasics 內(nèi)部測試數(shù)據(jù)（PhaseStudio分析結(jié)果）。

隨著相位結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的提升，單純依賴常規(guī)相位顯示結(jié)果，已經(jīng)難以完成對局部特征的準確判讀。針對這類情況，PhaseStudio通過更具針對性的分析方式，將復(fù)雜波前中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進一步提取出來，為后續(xù)定位、分類與定量分析提供更直接的結(jié)果基礎(chǔ)。

圖2：更高拓撲電荷條件下的旋轉(zhuǎn)相位分布示例，對應(yīng)檢測到的拓撲電荷約為 29.93。隨著拓撲電荷增加，相位在奇點周圍的螺旋結(jié)構(gòu)變得更加密集。圖片來源于Phasics 內(nèi)部測試數(shù)據(jù)（PhaseStudio分析結(jié)果）。

隨著光場調(diào)控技術(shù)和復(fù)雜波前應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展，軟件端的作用也不再局限于數(shù)據(jù)采集與結(jié)果顯示。PhaseStudio正在將分析能力進一步延伸到復(fù)雜相位結(jié)構(gòu)的識別與表征，使軟件處理流程不僅服務(wù)于測量本身，也能夠支撐更深入的結(jié)果分析需求。