حزم الموجات الديناميكية الزمكانية المصممة زمنياً وطولياً

بشكل عام، يمكن أن تؤدي حزم الموجات الزمكانية مع الت correlations بين الحقول المكانية العرضية وطيف الترددات الزمنية إلى ديناميات زمكانية فريدة، مما يمكّن من التحكم في خصائص الضوء الفورية. ومع ذلك، فإن الديناميات الزمكانية التي تم توليدها في الأساليب السابقة تظهر نفسها عند مسافة انتشار معينة لكنها ليست مصممة طولياً بشكل عشوائي. هنا، نقترح ونظهر فئة جديدة متعددة الاستخدامات من حزم الموجات التي تم تركيبها بحذر والتي يمكن أن يتم هندسة تطورها الزمكاني بشكل تعسفي لتحدث عند مسافات محددة مسبقاً على طول مسار الانتشار الطولي. يتم تحقيق التركيب الزمكاني من خلال إدخال طيف ثنائي الأبعاد يشمل كل من الأعداد الموجية الزمنية والطولية المرتبطة بحقول بيسي-Gaussian العرضية المحددة. ثم يتم استخدام الأطياف الناتجة لإنتاج حزم موجات تتطور في كل من الزمن والمسافة المحورية - بما يتماشى بالكامل مع التحليل النظري. في هذا الصدد، يمكن التحكم بشكل مستقل في درجات مختلفة من حرية الضوء، مثل الكثافة، الاستقطاب، والتوزيع المكاني العرضي (مثل الزخم الزاوي المداري). من خلال طيف من جديلة الترددات الزمنية والطولية، نقوم بمحاكاة تركيب خصائص حزمة الموجات المذكورة أعلاه، مما يشير إلى انخفاض في الخطأ النسبي مقارنة بالظواهر المرغوبة مع دمج المزيد من المكونات الطيفية. بالإضافة إلى ذلك، نعرض تجريبياً حقولاً زمكانية يمكن تعديلها تحمل زخم زاوي مداري يتغير زمنياً وطولياً، بحيث يتطور الشحن الطوبولوجي المحلي كل ∼1 ps في مجال الزمن و10 سم محوريًا. نعتقد أن حزم الموجات الزمكانية لدينا يمكن أن توسع بشكل كبير استكشاف الديناميات الزمكانية في البعد الطولي. قد تمكن هذه الحزم من تطبيقات جديدة في تفاعلات الضوء والمادة والبصريات غير الخطية.