空間–時間ビームにおけるトポロジー–スペクトル相関の広帯域制御

空間的特性と時間的特性が同時に調整された超短パルスの合成は、特にロバストなトポロジカル構造によって空間自由度が制御される場合、マルチモードフォトニクスに新たな領域を開く。トポロジカルチャージとスペクトル成分の相関を用いて空間–時間ビームを整形する現在の方法は、魅力的な現象をもたらしている。しかし、今のところ整形は、狭いトポロジカルバンドやスペクトルバンドに限られているため、実現可能な時空間的ダイナミクスの幅が大きく制限されている。今回我々は、可視スペクトルの約50％近くをカバーし、最大で80までの値のさまざまなトポロジカルチャージを持つ超広帯域パルスのフーリエ空間–時間整形器を提示する。今回の方法は、従来の線形幾何形状の回折格子に頼る代わりに、軌道角運動量を運ぶビームに方位角方向の位相変調を与えることを可能にする円形幾何形状の回折アキシコンを用いている。我々は、ハイパースペクトル・オフアクシスホログラフィーに基づく特性評価法を導入することによって、時空間場を取得している。線形トポロジー–スペクトル相関の調整によって、カイラリティー、軌道半径、絡み合うらせんの数などの波束のいくつかの特性の制御が可能になる一方で、複雑な相関によって、そのダイナミクスの操作が可能になる。広帯域トポロジーコンテンツを持つ今回の空間–時間ビームによって、超高速光–物質励起、顕微鏡法、多重化において多くの新しい応用が可能になる。