具有螺旋相前的结构光波由于光子的旋转运动而携带轨道角动量（OAM）信息。近年来，科学家们一直在使用带有OAM的光波，这些特殊的“螺旋”光束在通信，成像和量子信息处理等各种先进技术中变得非常重要。在这些技术中，了解这些特殊光束的确切结构至关重要。然而，事实证明这是非常棘手的。
干涉测量法（将光场与已知参考场叠加以从干扰中提取信息）可以使用相机检索OAM光谱信息。由于相机仅记录干扰强度，因此测量技术会遇到额外的串扰，称为“信号-信号拍动干扰”（SSBI），这使检索过程复杂化。这就像听到多个重叠的声音，很难区分原始音符。
在Advanced Photonics最近报道的一篇文章中，中山大学和洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员使用了一种强大的数学工具，称为Kramers-Kronig（KK）关系，有助于理解和解决问题。该工具使他们能够从相机的单一强度测量中解开复杂的螺旋光的模式，以便在简单的干涉测量中进行单次检索。探索OAM 域的时频和方位角之间的二元性，他们应用 KK 方法研究各种 OAM 场，包括 Talbot 自成像花瓣和分数 OAM 模式。
新的测量技术在推进依赖这些特殊光模式的技术方面具有巨大潜力。与传统的轴上干涉测量相比，研究人员展示的KK方法不仅加快了测量速度，而且使其更简单且更具成本效益。由于这项新技术，科学家们获得了一种强大的手段，可以用OAM解开结构光波的秘密。这一突破有可能彻底改变各种技术，为在不久的将来结构光领域取得令人兴奋的进步铺平道路。
参考文献
【1】Zhongzheng Lin et al, Single-shot Kramers–Kronig complex orbital angular momentum spectrum retrieval, Advanced Photonics (2023). DOI: 10.1117/1.AP.5.3.036006
【2】New technique measures structured light in a single shot (phys.org)
