Arbiträre Vektorwirbelstrahlen werden üblicherweise mit der Methode der gemischten Stufen-Poincaré-Kugel beschrieben, die den physikalischen Prozess der Polarisation- und Phasenentwicklung anschaulicher macht. Derzeit werden zur Erzeugung von Vektorwirbelstrahlen häufig Raumlichtmodulatoren, Kombinationen aus Metaflächen und Schraubenphasentafeln sowie Laseroszillatorresonatoren verwendet. Diese Methoden erzeugen jedoch meist Strahlen, die auf bestimmte Polarisationszustände beschränkt sind, und weisen Nachteile wie niedrige Schadensschwelle, geringe Umwandlungseffizienz und große Strukturabmessungen auf. Außerdem ermöglichen diese Methoden meist nur die Erzeugung und Umschaltung einer begrenzten Anzahl von Wirbelstrahlen auf derselben gemischten Stufen-Poincaré-Kugel. In diesem Artikel wird eine Methode vorgeschlagen, die eine elektrisch steuerbare LC-q-Platte und Wellenplatten verwendet, um mittels rein elektrischer Steuerung die beliebige Erzeugung und Umschaltung von Vektorwirbelstrahlen auf zwei verschiedenen gemischten Stufen-Poincaré-Kugeln zu realisieren. Die Ergebnisse wurden theoretisch und experimentell verifiziert und stimmen im Wesentlichen mit den erwarteten Simulationsergebnissen überein. Diese Methode zeichnet sich durch gute elektrische Steuerbarkeit, gute Integrationsfähigkeit und hohe Umwandlungseffizienz aus und kann grundlegende optische Systemunterstützung für die Anwendung strukturierter Strahlen bieten.

Gemischte Stufen-Poincaré-Kugel; Vektorwirbelstrahlen; strukturell orientierte Flüssigkristall-Optikgeräte