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  日前,在國家科學技術學術著作出版基金資助下,清華大學出版社出版了北京理工大學光電學院高春清教授、付時堯特別副研究員的學術專著《渦旋光束》,該學術專著是列入“十三五”國家重點圖書出版規劃項目的學術專著,是變革性光科學與技術叢書中的一本。該書是系統介紹渦旋光束及其關鍵技術這一光學前沿研究領域的學術著作,凝練了該課題組近年來在渦旋光束研究方向上取得的主要研究成果,同時也涵蓋了國內外相關主要研究工作。

  渦旋光束及其應用是近年來國內外研究的熱點之一。渦旋光束一般指相位渦旋光束,其波前爲螺旋形,光束中心存在相位奇點,因此渦旋光束的中心光強爲零,光強分布爲環形,常見的相位渦旋光束是拉蓋爾-高斯光束。由于渦旋光束攜帶有軌道角動量(OAM),因此其也被稱爲OAM光束。近年來人們又生成了具有渦旋偏振態分布的光束如矢量光束,以及同時具有渦旋相位和渦旋偏振的新型結構光束等。渦旋光束在許多領域都有十分重要的應用。人們利用渦旋光束研制了光鑷和光學扳手,可實現對微粒的無接觸捕獲和旋轉,在生物醫學領域已有廣泛應用。利用渦旋光束的旋轉多普勒效應也可直接測量旋轉體的角速度的研究成果,在測量領域具有重要的應用前景。近年來渦旋光束在光通信領域的應用更是成爲國內外的研究熱點之一,在光通信應用中,渦旋光束的軌道角動量可以作爲一種新的編碼方式實現信息的編碼,它可像波分複用、時分複用、偏振複用一樣,實現模分複用,擴展光通信的信道容量。另外還可將模分複用技術與波分複用、偏振複用等其它複用方式結合,有效提高光通信系統的信道容量和頻譜效率。

  渦旋光束的理論、生成、檢測和應用的研究是近年來國內外光學領域的熱點。美國、英國、德國、澳大利亞等國的多個著名大學和研究機構都開展了廣泛的研究工作,我國也有很多課題組開展了相關的研究並取得了重要的進展。高春清教授課題組自1999年開始對渦旋光束及其應用開展研究,在渦旋光束的生成技術、軌道角動量態的檢測技術和渦旋光束畸變的自適應光學校正技術等方面開展了研究工作。《渦旋光束》這本書是在綜合了該課題組近年來在渦旋光束研究中取得的成果,以及國內外其他單位在渦旋光束的生成、檢測和應用研究成果的基礎上完成的。主要介紹了包括標量渦旋光束、矢量渦旋光束、完美渦旋光束在內的多種渦旋光束的理論基礎、生成技術、測量技術、畸變補償技術與應用技術等。

  高春清教授、付時堯特別副研究員有關渦旋光束的研究工作受到了國家自然科學基金重點項目、國家973計劃課題、國家自然科學基金青年基金、博士後創新人才支持計劃、中國博士後科學基金等項目的資助。

  

附作者簡介:

  高春清,北京理工大学教授,博士生导师。北京理工大学获学士、硕士学位,德国柏林工业大学获博士学位。主要从事新型激光器件与技术、光场调控技术等研究工作。主持国家自然科学基金重大科研仪器项目、重点项目、科技部重点研发课题等科研項目30余项,发表学术论文200余篇,其中SCI检索百余篇,获得发明专利授权20余项。多次受邀担任国际国内光电子领域学术会议中的专题主席。担任中国光学学会第六、七届理事,中国电子学会光电子与量子电子学分会副主任委员,中国光学学会光电专委会常委、激光专委会/基础光学专委会委员,中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会常务理事等,是《先进激光技术》丛书编委及多种学术刊物编委等,是国家技术发明奖、国家自然科学基金重点项目/面上项目、科技部重点项目等的会评专家,是中国电子学会优秀博士论文和优秀硕士论文的指导教师。

  付时尧,北京理工大学特别副研究员。在北京理工大学获工学学士、博士学位。主要研究方向包括激光光场调控技术、新型结构光场及其应用技术、新型全固态激光器等。主持国家自然科学基金青年基金项目、博士后创新人才支持计划项目等多项科研項目,发表SCI收录的学术论文40余篇,获授权发明专利7项,多次受邀参加国内外学术会议并做邀请报告。曾获中国电子学会优秀博士论文、中国光学学会王大珩光学奖、工业和信息化部工信创新特等奖等,入选第九批首都市民学习之星。现为中国光学学会高级会员,美国光学学会会员,北京光学学会委员,担任Nature Communications、Optica、ACS Photonics、Photonics Research、Optics Letters等多个顶级学术期刊审稿人。

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