Reconfiguring optical skyrmion topology in free space

空中骑兵 物理 拓扑(电路) 限制 光子学 光学 理论(学习稳定性) 相(物质) 转化(遗传学) 衍射 网络拓扑 干涉测量 变换光学 平面的 纹理(宇宙学) 自由空间 空格(标点符号) 工作(物理) 螺旋(铁路) 自旋网络 光学镊子 拓扑量子数 歧管(流体力学) 编码(内存) 超空间 散射 几何光学
作者
Weiming Zhen,Zhiming Qing,Wenxiang Yan,Zhi‐Cheng Ren,Xi-Lin Wang,Hui-Tian Wang,Jianping Ding,Yijie Shen
出处
期刊:Optica [Optica Publishing Group]
卷期号:13 (2): 188-188
标识
DOI:10.1364/optica.579220
摘要

Skyrmions, topological particle-like spin textures, have drawn significant interest in optics for their potential applications in robust information encoding and photonic manipulation. However, in free space, conventional skyrmionic beams suffer from passive and deterministic transformations in topological textures during propagation due to the Gouy phase effect, consequently limiting their stability and controllability. Here, we experimentally construct customizable Stokes skyrmions, providing unprecedented control over topologies (including skyrmion number and texture helicity) and propagation trajectory. This approach not only ensures the stable preservation of skyrmion textures over long distances but also enables customized transformations between distinct skyrmion types—anti-skyrmions, bimerons, and higher-order skyrmions—without relying on physical transformation elements. More importantly, we realize perfect optical skyrmions experimentally for the first time, to our knowledge. Additionally, we demonstrate the experimental generation of skyrmions along self-accelerating arbitrary trajectories, including parabolic and spiral paths. This work establishes a robust and reconfigurable platform for the manipulation of topological light fields, with significant implications for high-capacity optical coding, encryption, and precision particle manipulation.
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