Обычно произвольные векторные вихревые лучи описываются с помощью метода смешанной ступенчатой сферы Пуанкаре, который делает физический процесс эволюции поляризации и фазы более наглядным. В настоящее время для генерации векторных вихревых лучей часто используются пространственные модуляторы света, комбинация сверхповерхностей и спиральных фазовых пластин, лазерные резонаторы и т.д. Однако такие методы обычно ограничены определёнными состояниями поляризации, имеют низкий порог повреждения, низкую эффективность преобразования и большие размеры конструкции, а также обычно могут реализовывать генерацию и переключение вихревых лучей только на одной смешанной ступенчатой сфере Пуанкаре. В этой статье предложен метод, использующий электрически управляемую жидкокристаллическую q-пластину и фазовую пластину для произвольного генерации и переключения векторных вихревых лучей на двух различных смешанных ступенчатых сферах Пуанкаре с помощью чисто электрического управления. Результаты теоретически и экспериментально подтверждены и в основном согласуются с предсказанными моделями. Этот метод обладает хорошей электроуправляемостью, высокой интегрируемостью и эффективностью преобразования, а также может обеспечить базовую оптическую систему поддержки для применения структурированных лучей.

Смешанная ступенчатая сфера Пуанкаре; векторные вихревые лучи; жидкокристаллические структурированные оптические ориентационные устройства