Индексы поляризационной сингулярности, аналогичные топологическому заряду, для световых полей с неоднородной поляризацией
Автор: Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Зайцев Владислав Дмитриевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 5 т.46, 2022 года.
Бесплатный доступ
В данной работе для разных векторных и гибридных световых полей, в том числе для полей с многими точками поляризационной сингулярности, найдены индексы поляризационной сингулярности по известной формуле М. Берри, которая применяется обычно для нахождения топологического заряда скалярных вихревых световых полей. Показано, что у полей, состояние поляризации которых зависит только от полярного угла в сечении пучка, могут быть либо линии поляризационной сингулярности, исходящие из центра, либо одна точка поляризационной сингулярности, находящаяся в центре сечения пучка. Если состояние поляризации поля зависит только от радиальной переменной, то такие поля не имеют точек поляризационной сингулярности и их индекс равен нулю. Если поляризационное состояние векторного поля зависит от обеих полярных координат, то такое поле может иметь несколько точек поляризационной сингулярности, расположенных в разных местах в сечении пучка. Также мы рассмотрели векторное поле с радиальной поляризацией высокого порядка и с действительным параметром. Такое поле при разных значениях параметра имеет либо несколько линий поляризационной сингулярности, исходящих из центра, либо особую точку в центре. При этом индекс поляризационной сингулярности такого поля при разных параметрах может быть либо полуцелым, либо целым, либо нулевым.
Неоднородная поляризация, поляризационная сингулярность, индекс поляризационной сингулярности, индекс пуанкаре-хопфа, топологический заряд
Короткий адрес: https://sciup.org/140296213
IDR: 140296213 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1126
Список литературы Индексы поляризационной сингулярности, аналогичные топологическому заряду, для световых полей с неоднородной поляризацией
- Nye JE. Natural focusing and fine structure of light. 1st ed. Institute of Physics Publishing; 1999. ISBN: 978-0-75030610-2.
- Freund I. Poincaré vortices. Opt Lett 2001; 26(24): 19961998. DOI: 10.1364/0L.26.001996.
- Freund I. Polarization singularity indices in Gaussian laser beams. Opt Commun 2002; 201(4-6): 251-270. DOI: 10.1016/S0030-4018(01)01725-4.
- Freund I, Mokhun AI, Soskin MS, Angelsky OV, Mokhun II. Stokes singularity relations. Opt Lett 2002; 27(7): 545547. DOI: 10.1364/OL.27.000545.
- Vyas S, Kozawa Y, Sato S. Polarization singularities in superposition of vector beams. Opt Express 2013; 21(7): 8972-8986. DOI: 10.1364ЮЕ.21.008972.
- Kovalev AA, Kotlyar VV. Fresnel and Fraunhofer diffraction of a Gaussian beam with several polarization singularities. Computer Optics 2018; 42(2): 179-189. DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-179-189.
- Ruchi, Senthilkumaran P, Pal SK. Phase singularities to polarization singularirities. Int J Opt 2020; 2020: 2812803. DOI: 10.1155/2020/2812803.
- Komal B, Deepa S, Kumar S, Senthilkumaran P. Polarization singularity index determination by using a titled lens. Appl Opt 2021; 60(12): 3266-3271. DOI: 10.1364/AO.420554.
- Berry MV. Optical vortices evolving from helicoidal integer and fractional phase steps. J Opt A-Pure Appl Opt 2004; 6(2): 259-268. DOI: 10.1088/1464-4258/6/2/018.
- Zhan Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications. Adv Opt Photon 2009; 1(1): 1-57. DOI: 10.1364/AOP.1.000001.
- Kolyar VV, Stafeev SS, Kovalev AA. Sharp focusing of a light field with polarization and phase singularities of an arbitrary order. Computer Optics 2019; 43(3): 337-346. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-337-346.
- Born M, Wolf E. Principles of optics: Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. 7th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 1999.
- Kotlyar VV, Kovalev AA, Stafeev SS, Nalimov AG, Ra-souli S. Tightly focusing vector beams containing V-point polarization singularities. Opt Las Tech 2022; 145: 107479. DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107479.
- Kotlyar VV, Stafeev SS, Kozlova ES, Nalimov AG. Spinorbital conversion of a strongly focused light wave with high-order cylindrical-circular polarization. Sensors 2021; 21(19): 6424. DOI: 10.3390/s21196424.
- Dennis MR. Polarization singularities in paraxial vector fields: morphology and statistics. Opt Commun 2002; 213(4-6): 201-221. DOI: 10.1016/S0030-4018(02)02088-6.
- Berry MV. Index formulae for singular lines of polarization. J Opt A-Pure Appl Opt 2004; 6(7): 675-678. DOI: 10.1088/1464-4258/6/7/003.
- Kotlyar VV, Stafeev SS, Nalimov AG. Sharp focusing of a hybrid vector beam with a polarization singularity. Photonics 2021; 8(6): 227. DOI: 10.3390/photonics8060227.
- Beckley AM, Brown TG, Alonso MA. Full Poincare beams. Opt Express 2010; 18(10): 10777-10785. DOI: 10.1364/OE.18.010777.
- Chen S, Zhou X, Liu Y, Ling X, Luo H, Wen S. Generation of arbitrary cylindrical vector beams on the higher order Poincare sphere. Opt Lett 2014; 39(18): 5274-5276. DOI: 10.1364/OL.39.005274.
- Volyar AV, Fadeeva TA. Generation of singular beams in uniaxial crystals. Optics and Spectroscopy 2003; 94: 235244. DOI: 10.1134/1.1555184.
- Li T, Cao B, Zhang X, Ma X, Huang K, Lu X. Polarization transitions in the focus of radial-variant vector circular Airy beams. J Opt Soc Am A 2019; 36(4): 526-532. DOI: 10.1364/JOSAA.36.000526.
- Rashid M, Marago OM, Jones PH. Focusing of high order cylindrical vector beams. J Opt A-Pure Appl Opt 2009; 11(6): 065204. DOI: 10.1088/1464-4258/11/6/065204.
- Kotlyar VV, Stafeev SS, Kovalev AA. Reverse and toroidal flux of light fields with both phase and polarization higher-order singularities in the sharp focus area. Opt Express 2019; 27(12): 16689-16702. DOI: 10.1364/OE.27.016689.
