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光学涡旋的研究发展史光学奇异性是指光学参数在空间部分区域的多值化现象，最常见的是相位奇异和偏振奇异。由此发展起来的奇异光学是当今前沿研究方向。起初最早人们对散斑现象进行了研究，即对于相干光从粗糙表面反射或者通过折射率无规则涨落的介质传播时产生无规则强度分布情况的研究。而所谓的相位奇异点，就是指在光场光强为零，即光场中的实部和虚部在空间的某一点同时为零、相位不能确定的点。相位奇异点也称作光学涡旋。光学涡旋是近几年来受到重视和广泛研究的一种重要光场，他的基础研究涉及了许多方面的物理研究，普遍存在于光物理学的众多领域中。63720
人们对于光学涡旋的兴趣是源于1974年，J.F.Nye等发现了相干波在粗糙表面反射的过程中包有相位缺陷，这个缺陷被取名为边螺和相位混乱。实际的兴趣其实是由V.P.Lukin等发起的，他们研究了在大气中光束的相位涨落[ ]。其实，在更早的时候科学家们就已经发现了自然界中的一些奇异现象。1838年，Airy指出彩虹是光线汇聚的交散线。1836年，Whewell从对北海潮汐的观察提出零潮点的存在，这点即为潮汐波的相位奇点。1832年发现了偏振光的奇点[ ]。其实相位奇异在物理系统中普遍存在，例如水涡旋、超流中的量子化涡旋、超导体磁通量的量子化线等等[ ]。散斑随物体的运动而运动，其运动规律是散斑干涉计量的基础后来，国内外学者对相位奇异现象的研究更加深入。例如：Berry和Dennis通过电磁场理论和统计光学理论详细证明了随机光场的相位涡旋统计特性[ ]；Freund等利用实验对光学涡旋做了研究，发现了正负涡旋和微粒一样可以互相屏避[ ];Wang等利用实验的方法验证了相位涡旋的统计特性, 并第一次通过实验证明了随机光场中相位涡旋的核心结构, 之后他们又用相位涡旋过滤散斑图样产生的复解析信号作为局部散斑位移的指标, 提供了一种测量位移的新技术[ ]。各种2D涡嵌入式阵列结构已经在他们的应用程序视图中被研究过，尤其是在无衍射光束的情况。
从19世纪开始到现在，科学家们对光学涡旋的研究逐渐深入。1973年，William H.Carman等根据计算机模拟揭示：可以通过对光束的极轻微扰动使奇异环产生或消失[ ]。之后，G.P.Karman等研究揭示：奇异环或环的波前错位随着任何非近轴激光束的传递而产生[ ][ ][ ][ ]。后来，A.V.Volar等提出：环的主要特征和边缘位置是横向光学涡旋的一种空间运动，这种光学涡旋的基本单元是具有相位奇异性的，这是首次用光学涡旋来解释这种现象[ ]。M.S.Soskin等发现在去除很大比例的奇异性光束后，光束又能在传递过程中恢复部分涡旋特征[ ]。此外，光束参数的变化导致了波前奇异性的不断产生和消失。随着时间的发展，到了20世纪末有了大量的关于光学涡旋的文章和论文被发表。
3 光学涡旋的研究动态
随着近几年激光技术的发展，人们对光学涡旋的研究越加深入。所谓的光学涡旋指的就是相位奇异点，指的就是那些光场强度为零，相位不能确定的点。相位奇异现象普遍存在于光学的众多领域中，引起光波特性上的一些新的特性和规律。而且，对于相位奇异现象，又形成了现代光学的一个新的分支学科—奇点光学。同时在很多领域展现出了很好的前，例如光电子学、激光显示、微粒操控、光学微控等等。论文网
随着科学家们的不断研究发现，相位奇点在改变某些参数时会出现分裂、移动、消失、重建等现象。后来又发现不仅在衍射场中会出现相位奇点，在干涉场中也会有相位奇点现象的发生。而且奇点光学又分多种，两束涡旋光在干涉场中形成的光涡旋称为合成光涡旋[ ][ ]。当干涉场是部分相干时，位相是随机分布的，就是说不存在零点光强，却存在隐藏的奇点，称为相关涡旋[ ][ ][ ]。在极限相干的时候，相关涡旋就是光涡旋。奇点光学在光谱开关上的理论和实践研究已经有了很大的应用。