近日，长江大学物理与光电工程学院湖北省创新群体团队在新型结构光场调控领域取得新进展，相关成果以“Measuring the topological charge of a vortex beam via the self-rotating beam phase”为题发表在物理类权威期刊《Applied Physics Letters》（AIP Publishing，中科院SCI二区）上，长江大学为第一单位，程书博副教授和杨文星教授为通讯作者。同时该论文因其对相关领域的重要参考价值，受到同行及编辑的好评，被评选为“Editor's Pick”（Editor's Picks serve to highlight articles with excellent scientific quality and are representative of the work taking place in a specific field.），并在官网配发推荐短文加以重点展示。

涡旋光束是一种具有螺旋相位波前和明确轨道角动量的奇异光束。涡旋光束的每个光子都携带lℏ的轨道角动量，常被应用于光镊、图像传输、光通信和量子信息技术等领域，而这些应用中很多需要对涡旋光束的拓扑电荷数进行确定，但是涡旋光束的拓扑电荷数无法从强度分布中直接观察到。因此，该课题组提出了一种利用自旋转光束相位测量涡旋光束拓扑电荷数的新方法。以n = +2的自旋转光束相位为例，从理论和实验上分析了通过自旋转光束相位全息图的涡旋光束的远场强度模式。结果表明，当涡旋的拓扑电荷数为正时（也即n⋅l > 0），远场强度分布中两子光束会随着l的增大而远离光场中心，此时通过比值关系（ξ = D/[(d₁+d₂)/2]）可确定涡旋光束的拓扑电荷数。与此不同的是，当涡旋的拓扑电荷数为负时（即n⋅l < 0），光场的远场强度分布中心会出现多条亮条纹，亮条纹的数量N等于|l|−1。该方法可以很容易分辨出涡旋光束拓扑电荷数的正负性，并确定其幅值。