来源：中国激光
原文：Ilaria Gianani
编译：AP编辑部
Advanced Photonics 2020年第3期论文：
Ilaria Gianani, Alessia Suprano, Taira Giordani, et al. Transmission of vector vortex beams in dispersive media[J]. Advanced Photonics, 2020, 2(3): 036003
无论是自由空间还是生物组织，光在其中传播时都会发生散射，对散射的鲁棒性研究是通信和成像系统的共同要求。近年来，结构光场由于其独特的散射特性而备受关注，特别是携带轨道角动量（OAM）的结构光在生物医学成像中的应用尤为突出。这种光场具有环形模式分布，对其偏振的空间分布调控可进一步得到矢量涡旋光束（VVB）。在医疗技术领域，VVBs具有巨大的应用潜力。
近日，罗马大学Fabio Sciarrino教授带领的国际研究团队对VVB在散射介质中的传输进行了研究，研究成果发表在Advanced Photonics 2020年第3期上。
矢量涡旋光束经乳胶粒溶液散射前（左）、后（右）。
研究团队基于量子光学和量子力学理论，以光子在三维空间中的OAM、量子纠缠、高光谱特性的统一传输和探测为基础，提出了一种全新的生物医学检测技术概念。理论上，研究人员能以此概念开发出筛查癌症的扫描仪：这种扫描仪能够通过身体扫描筛查到癌症，并且没有任何辐射风险。为了实现上述理论概念，该团队设计了可以灵活生成VVBs和高斯光束的平台，并研究了VVBs和高斯光束在模拟生物组织介质中的传播特性；此外，团队还演示和分析了不同模式光的空间轮廓和偏振结构的退化。
实现任意VVB和OAM和高斯光束的实验装置，用于分析与由微细乳胶珠水溶液构成的散射介质相互作用后的空间模式和偏振特性。插图：入射光轨道角动量通过浓度渐增散射介质的空间模式分布。
研究团队发现，对于高斯光束和VVB，当介质浓度超过0.09%时，空间分布会发生突变：对比度急剧下降。光束的散射成分引起的均匀背景导致了这种现象。在研究偏振分布时，研究团队发现VVB光束与高斯光束有很大的不同。高斯光束呈现均匀的偏振模式，不受散射的影响；相反，VVB在横切面上呈现复杂的偏振分布。当VVB信号通过散射介质时，一部分信号完全去偏振，但一部分信号保持其偏振结构不变。本文研究了VVB结构光与散射介质是如何相互作用的，这对进一步探索其与生物组织的相互作用有很大的推动作用。研究团队希望这项工作可以促进对类人体组织介质散射效应的进一步研究，以推进生物医学检测技术的创新发展。来源：optics1964 中国激光
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