星朗浩宇｜Phasics 波前传感器再添新技能，涡旋相位分析（Vortex Analysis）重磅上线

星朗浩宇｜Phasics 波前传感器再添新技能，涡旋相位分析（Vortex Analysis）重磅上线

涡旋相位结构的识别与定量分析

在带有涡旋特征的光场中，相位分布包含，且相位围绕奇点呈螺旋式变化。对于这类光场，除了常规波前信息外，还需要进一步关注奇点位置、拓扑电荷以及不同局部相位结构之间的区分。对于涉及轨道角动量光束表征的相关工作，这些信息直接关系到光场结构的识别与分析。

此前，这部分信息不能直接从软件结果中获得。相位奇点的位置及相位跳变特征不能直接输出，相关判读需要结合特定或特定算法，并配合人工调试完成。

为简化并自动化这一 流程，PhaseStudio新增涡旋相位分析(Vortex Analysis)功能，将原本需要额外处理的识别步骤直接集成到软件分析中。测量完成后，软件可自动识别波前中的相位奇点，并直接输出其空间位置及对应的拓扑电荷(Topological Charge)。同时，软件还支持对波前中的旋度分量、无旋分量及拉普拉斯相关分量进行分析，使原本嵌套于整体波前中的复杂相位结构能够被进一步提取与表征。对于光学涡旋、螺旋相位分布及其他复杂拓扑相位结构，这意味着结果不再停留于相位图本身，而能够进一步提供可用于定位和定量分析的信息。

图1：涡旋旋转相位分布示例，对应检测到的拓扑电荷约为 9.85。围绕相位奇点的相位呈连续螺旋变化，形成典型的涡旋结构。图片来源于Phasics 内部测试数据（PhaseStudio分析结果）。

随着相位结构复杂度的提升，单纯依赖常规相位显示结果，已经难以完成对局部特征的准确判读。针对这类情况，PhaseStudio通过更具针对性的分析方式，将复杂波前中的关键结构进一步提取出来，为后续定位、分类与定量分析提供更直接的结果基础。

图2：更高拓扑电荷条件下的旋转相位分布示例，对应检测到的拓扑电荷约为 29.93。随着拓扑电荷增加，相位在奇点周围的螺旋结构变得更加密集。图片来源于Phasics 内部测试数据（PhaseStudio分析结果）。

随着光场调控技术和复杂波前应用的持续发展，软件端的作用也不再局限于数据采集与结果显示。PhaseStudio正在将分析能力进一步延伸到复杂相位结构的识别与表征，使软件处理流程不仅服务于测量本身，也能够支撑更深入的结果分析需求。

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