基于近來在制造具有復雜結(jié)構(gòu)光束以及對物質(zhì)進行非接觸型光學操控領(lǐng)域的新進展，《現(xiàn)代光子學系列譯叢：結(jié)構(gòu)光及其應用》詳細介紹了該領(lǐng)域的新理論、新方法及新應用。詳盡討論了一些獨特光束的特性，例如光學漩渦和其他的波前結(jié)構(gòu)，相關(guān)的相位性質(zhì)和光子性質(zhì)，以及從冷卻原子操控到光學操控微機械領(lǐng)域的應用。

《結(jié)構(gòu)光及其應用》正是一部深入闡述光的軌道角動量的權(quán)威著作。它全新地詮釋了“結(jié)構(gòu)光學”這一研究領(lǐng)域，并詳細地介紹了該領(lǐng)域的研究方向和應用前景。本書從光的電磁場及量子理論出發(fā)，闡述了光的相位結(jié)構(gòu)、角動量、渦旋等，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)分析了結(jié)構(gòu)光與物質(zhì)相互作用的動力學原理及其在微操縱領(lǐng)域的應用，并進一步介紹了光子軌道角動量在生物微流變、量子通信領(lǐng)域及冷原子操縱領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀。

圖片:s29454758.jpg

前言

第一章 相位結(jié)構(gòu)電磁波概述

1．1 簡介

1．2 拉蓋爾一高斯光束和軌道角動量

1．3 貝塞爾和馬蒂厄光束

1．4 波動方程的一般解

1．5 經(jīng)典還是量子？

1．6 用透鏡和全息圖產(chǎn)生拉蓋爾一高斯光束

1．7 相干性：空間與時間

1．8 基組間的轉(zhuǎn)換

1．9 總結(jié)

參考文獻

第二章 光學中的角動量和渦旋

2．1 簡介

2．2 場和粒子的經(jīng)典角動量

2．2．1 粒子和輻射的角動量

2．2．2 角動量各部分的變化率

2．3 輻射角動量分解為L和S

2．3．1 經(jīng)典描述

2．3．2 量子運算符

2．4 多極場及其渦旋結(jié)構(gòu)

2．4．1 球形多極場

2．4．2 圓柱形多極場

2．5 單色傍軸光束的角動量

2．5．1 傍軸近似

2．5．2 單色光的角動量

2．5．3 均一的軌道角動量和自旋角動量

2．5．4 非均勻偏振

2．6 傍軸光束的量子描述

2．6．1 傍軸場的量子運算符

2．6．2 自旋和軌道角動量的量子運算符

2．7 非單色傍軸光束

2．7．1 非單色光束的角動量

2．7．2 旋轉(zhuǎn)偏振的自旋

2．7．3 旋轉(zhuǎn)模式圖樣的軌道角動量

2．7．4 非均勻偏振旋轉(zhuǎn)的角動量

2．8 經(jīng)典傍軸光束的運算符描述

2．8．1 傍軸光束的Dirac符號

2．8．2 傍軸光束和量子諧振子

2．8．3 模式的升降算符

2．8．4 軌道角動量和Hermite-Laguerre球體

2．9 光學渦旋動力學

2．9．1 不變的模式圖樣

2．9．2 同方向渦旋的旋轉(zhuǎn)圖樣

2．9．3 渦旋的產(chǎn)生和湮滅

2．10 總結(jié)

參考文獻

第三章 奇點光學及其相位特性

3．1 基本相位奇點

3．2 復合渦旋光束

3．3 非整數(shù)渦旋光束

3．4 傳播動力學

3．5 總結(jié)

致謝

參考文獻

第四章 納米光學：粒子間作用力

4．1 簡介

4．2 光誘導對力的量子電動力學描述

4．2．1 量子學基礎(chǔ)

4．2．2 幾何結(jié)構(gòu)的定義

4．2．3 斜圓柱對

4．2．4 共線對

4．2．5 圓柱體平行對

4．2．6 球形粒子

4．2．7 拉蓋爾一高斯光束中的球形粒子

4．3 應用綜述

4．4 討論

致謝

參考文獻

第五章 近場光學微操縱

5．1 引言

5．1．1 什么是近場？

5．1．2 用于近場和引導（初步研究）的歲

5．2 近場俘獲的理論考量

5．3 近場中粒子引導和俘獲實驗

5．3．1 近場表面引導和俘獲

5．3．2 使用全反射物鏡進行俘獲

5．3．3 采用光波導的微操作

5．4 亟需研究的近場課題

5．4．1 近場中光力誘導的微粒自組裝

5．4．2 基于先進光子架構(gòu)的近場俘獲

5．5 結(jié)論

致謝

參考文獻

第六章 全息光鑷

6．1 簡介

6．2 舉例構(gòu)建光阱擴展陣列的基本原理

6．3 實驗細節(jié)

6．3．1 標準的光學系統(tǒng)

6．4 全息光阱的算法

6．4．1 隨機掩模編碼

6．4．2 疊加算法

6．4．3 Gerchberg-saxton算法

6．4．4 直接搜索算法和模擬退火法

6．4．5 總結(jié)

6．4．6 創(chuàng)建擴展光學勢能圖譜的可替代手段

6．5 全息光鑷的未來

致謝

參考文獻

第七章 利用結(jié)構(gòu)光進行原子和分子操縱

7．1 簡介

7．2 概要

7．3 軌道角動量向原子和分子的轉(zhuǎn)移

7．4 多普勒力和扭矩

7．4．1 基本形式

7．4．2 瞬態(tài)動力學

7．4．3 穩(wěn)態(tài)動力學

7．4．4 偶極電位

7．5 多普勒頻移

7．5．1 軌跡線

7．5．2 多光束

7．5．3 二維和三維粘團

7．6 液晶的旋轉(zhuǎn)效應

7．7 討論和總結(jié)

致謝

參考文獻

第八章 光渦旋俘獲及粒子自旋動力學

8．1 引言

8．2 光俘獲的計算電磁模型

8．3 電磁角動量

8．4 傍軸和非傍軸光渦旋中的電磁角動量

8．5 非傍軸光渦旋

8．6 渦旋光束俘獲

8．7 對稱與光扭矩

8．8 零角動量光渦旋

8．9 高斯“縱向”光束渦旋

8．10 總結(jié)

參考文獻

第九章 光鑷下的粒子自旋

9．1 簡介

9．2 使用光強整形光束來導向和旋轉(zhuǎn)俘獲的物體

9．3 光鑷到粒子的角動量傳遞

9．4 光鑷下的面外自旋

9．5 光鑷中螺旋形粒子的自旋

9．6 光鑷下自旋控制的應用

第十章 流變方法與粘度測量方法

10．1 簡介

10．2 光學扭矩測量

10．2．1 自旋角動量測量

10．2．2 測量軌道角動量

10．3 基于旋轉(zhuǎn)光鑷的測微粘度計

10．3．1 基于自旋測微粘度計的實驗裝置

10．3．2 結(jié)果與分析

10．3．3 用于微粘度測量的軌道角動量

10．4 應用

10．4．1 皮升粘度測量

10．4．2 醫(yī)學樣品

10．4．3 流場測量

1O．5 總結(jié)

參考文獻

第十一章 量子通信和量子信息中的軌道角動量

11．1 量子信息的發(fā)送與接收

11．1．1 糾纏軌道角動量態(tài)的產(chǎn)生

11．1．2 單光子級別軌道角動量量子態(tài)探測

11．1．3 固有安全性（intrinsic security）

11．2 軌道角動量量子態(tài)空間探索

11．2．1 軌道角動量量子態(tài)的疊加態(tài)

11．2．2 糾纏疊加態(tài)的產(chǎn)生

11．2．3 軌道角動量信息的存儲

11．3 量子協(xié)議

11．3．1 高維度的優(yōu)勢

11．3．2 通信方案

11．4 總結(jié)與展望

致謝

參考文獻

第十二章 超冷原子的光學操縱

12．1 背景

12．2 光力與原子阱

12．3 量子氣：玻色一愛因斯坦凝聚體

12．3．1 原子云中的玻色愛因斯坦凝聚

12．3．2 凝聚及其描述

12．3．3 量子氣體相位印跡

12．4 冷原子的光致規(guī)范勢

12．4．1 背景

12．4．2 光場中原子絕熱運動的一般形式

12．5 A體系的光致規(guī)范勢

12．5．1 概述

12．5．2 絕熱條件

12．5．3 有效矢量勢和俘獲勢

12．5．4 攜帶軌道角動量的同向傳播光束

12．5．5 移動的橫向剖面的相向傳播光束

12．6 三腳架型原子的光致規(guī)范場

12．6．1 概述

12．6．2 S12-0的情況

12．7 光致規(guī)范勢中冷原子的超相對論行為

12．7．1 引言

12．7．2 公式表達

12．7．3 冷原子的準相對論行為

12．7．4 實驗研究

12．8 結(jié)語

參考文獻

索引