Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Инженерное дело. Техника в целом \ Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения \ Электротехника

Цифровая сортировка пучков Эрмита-Гаусса: анализ спектра мод и топологический заряд возмущённого пучка Лагерра-Гаусса

Цифровая сортировка пучков Эрмита-Гаусса: анализ спектра мод и топологический заряд возмущённого пучка Лагерра-Гаусса

Автор: Воляр Александр Владимирович, Абрамочкин Евгений Григорьевич, Егоров Юрий Александрович, Брецько Михаил Владимирович, Акимова Яна Евгеньевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 4 т.44, 2020 года.

Бесплатный доступ

Разработан и реализован экспериментально метод измерения спектров амплитуд и начальных фаз и топологического заряда пучков Лагерра-Гаусса в базисе мод Эрмита-Гаусса. Теоретически обоснован и воплощён на эксперименте метод измерения топологического заряда невозмущённых пучков Лагерра-Гаусса с различными значениями радиальных и азимутальных чисел посредством астигматического преобразования на цилиндрической линзе. Показано, что измеренные спектры мод Эрмита-Гаусса позволяют определить орбитальный угловой момент и топологический заряд, а также осуществить цифровую сортировку мод Эрмита-Гаусса с последующим восстановлением реального сингулярного пучка.

Еще

Дифракционная оптика, орбитальный угловой момент, моменты интенсивности

Короткий адрес: https://sciup.org/140250016

IDR: 140250016   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-747

Digital sorting of Hermite-Gauss beams: mode spectra and topological charge of a perturbed Laguerre-Gauss beam

We developed and implemented an intensity moments technique for measuring amplitude and initial phase spectra, the topological charge (TC) and orbital angular momentum (OAM) of the Laguerre-Gauss (LG) beams decomposed into the basis of Hermite-Gaussian (HG) modes. A rigorous theoretical justification is given for measuring the TC of unperturbed LG beams with different values of radial and azimuthal numbers by means of an astigmatic transformation on a cylindrical lens. We have shown that the measured amplitude and phase spectra of the HG modes make it possible to find the orbital OAM and TC, as well as digitally sorting the HG modes and then restoring the initial singular beam.

Еще

Список литературы Цифровая сортировка пучков Эрмита-Гаусса: анализ спектра мод и топологический заряд возмущённого пучка Лагерра-Гаусса

  • Soifer, V.A. Laser beam mode selection by computer-generated holograms / V.A. Soifer, M.A. Golub. - Boca Raton: CRC Press, 1994. - 215 p. - 978-0-8493-2476-5. ISBN: 978-0-8493-2476-5
  • Khonina, S.N. Generation and selection of laser beams represented by a superposition of two angular harmonics / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Turunen // Journal of Modern Optics. - 2004. - Vol. 51, Issue 5. - P. 761-773. - DOI: 10.1080/09500340408235551
  • Kotlyar, V.V. Vortex laser beams / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev. - Boca Raton: CRC Press, 2018. - 404 p. - 978-1-1385-4211-2. ISBN: 978-1-138-54211-2
  • Khonina, S.N. Optical vortices in a fiber: Mode division multiplexing and multimode self-imaging / S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer. - In: Recent Progress in Optical Fiber Research / ed. by M. Yasin. - Ch. 15. - London: InTech, 2012. - 978-953-307-823-6. - P. 327-352. ISBN: 978-953-307-823-6
  • Izdebskaya, Y. Focusing of wedge-generated higher-order optical vortices / Y. Izdebskaya, V. Shvedov, A. Volyar // Optics Letters. - 2005. - Vol. 30, Issue 19. - P. 2530-2532. - DOI: 10.1364/OL.30.002530
  • Berkhout, G.C.G. Efficient sorting of orbital angular momentum states of light / G.C.G. Berkhout, M.P.J. Lavery, J. Courtial, M.W. Beijersbergen, M.J. Padgett // Physical Review Letters. - 2010. - Vol. 105. - 153601. -
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.153601
  • Bouchard, F. Measuring azimuthal and radial modes of photons / F. Bouchard, N.H. Valencia, F. Brandt, R. Fickler, M. Huber, M. Malik // Opt. Express. - 2018. - Vol. 26, Issue 24. - P. 31925-31941. -
  • DOI: 10.1364/OE.26.031925
  • Andersen, J.M. Characterizing vortex beams from a spatial light modulator with collinear phase-shifting holography / J.M. Andersen, S.N. Alperin, A.A. Voitev, W.G. Holtzmann, J.T. Gopinath, M.E. Simens // Applied Optics. - 2019. - Vol. 58. - P. 404-409. -
  • DOI: 10.1364/AO.58.000404
  • Volyar, A.V. Measurement of the vortex spectrum in a vortex beam array without cuts and gluing of the wavefront / A. Volyar, M. Bretsko, Ya. Akimova, Yu. Egorov // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 22. - P. 5635-5638. -
  • DOI: 10.1364/OL.43.005635
  • Volyar, A.V. Measurement of the vortex and orbital angular momentum spectra with a single cylindrical lens / A. Volyar, M. Bretsko, Ya. Akimova, Yu. Egorov // Applied Optics. - 2019. - Vol. 58, Issue 21. - P. 5748-5755. -
  • DOI: 10.1364/AO.58.005748
  • Volyar, A.V. Orbital angular momentum and informational entropy in perturbed vortex beams / A. Volyar, M. Bretsko, Ya. Akimova, Yu. Egorov // Optics Letters. - 2019. - Vol. 44, Issue 21. - P. 5687-5690. -
  • DOI: 10.1364/OL.44.005687
  • Volyar, A.V. Digital sorting of optical vortices in perturbed singular beams / A.V. Volyar, M.V. Bretsko, Ya.E. Akimova, Yu.A. Egorov. - In: Nonlinear optics - From solitons to similaritons / İ. Bakırtaş, N. Antar. - London: InTech, 2020. - 23 p. -
  • DOI: 10.5772/intechopen.91419
  • Volyar, A. Vortex avalanche in the perturbed singular beams / A. Volyar, M. Bretsko, Y. Akimova, Y. Egorov // Journal of the Optical Society of America A. - 2019. - Vol. 36, Issue 6. - P. 1064-1071. -
  • DOI: 10.1364/JOSAA.36.001064
  • Kotlyar, V.V. Topological charge of a linear combination of optical vortices: topological competition / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.V. Volyar // Optics Express. - 2020. - Vol. 28, Issue 6. - P. 8266-8281. -
  • DOI: 10.1364/OE.386401
  • Котляр, В.В. Топологическая стабильность оптических вихрей при дифракции на случайном фазовом экране / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.П. Порфирьев // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, Вып. 6. - С. 917-925. -
  • DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-917-925
  • Kotlyar, V.V. Astigmatic transforms of an optical vortex for measurement of its topological charge / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Applied Optics. - 2017. - Vol. 56, Issue 14. - P. 4095-4104. -
  • DOI: 10.1364/AO.56.004095
  • Abramochkin, E. General astigmatic transform of Hermite-Laguerre-Gaussian beams / E. Abramochkin, E. Razueva, V. Volostnikov // Journal of the Optical Society of America A. - 2010. - Vol. 27, Issue 11. - P. 2506-2513. -
  • DOI: 10.1364/JOSAA.27.002506
  • Абрамочкин, Е.Г. Современная оптика гауссовых пучков / Е.Г. Абрамочкин, В.Г. Волостников. - М.: Физматлит, 2010. - 184 с. - 978-5-9221-1216-1.
  • ISBN: 9785922112161
  • Chen, Y.F. Originating an integral formula and using the quantum Fourier transform to decompose the Hermite-Laguerre-Gaussian modes into elliptical orbital modes / Y.F. Chen, Y.H. Hsieh, K.F. Huang // OSA Continuum. - 2018. - Vol. 1, Issue 2. - P. 744-754. -
  • DOI: 10.1364/OSAC.1.000744
  • Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes / L. Allen, M.W. Beijersergen, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman // Physical Review A. - 1992. - Vol. 45, Issue 11. - P. 8185-8189. -
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.45.8185
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp