Исследование орбитального углового момента суперпозиций бездифракционных пучков Бесселя с комплексным смещением

Исследование орбитального углового момента суперпозиций бездифракционных пучков Бесселя с комплексным смещением

Автор: Ковалв Алексей Андреевич, Котляр Виктор Викторович, Порфирьев Алексей Петрович, Калинкина Дарья Сергеевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 2 т.39, 2015 года.

Бесплатный доступ

Получено аналитическое выражение для расчёта нормированного орбитального углового момента (ОУМ) для суперпозиции смещённых с оптической оси пучков Бесселя с одинаковым топологическим зарядом. Это выражение позволяет формировать бездифракционные пучки с разным распределением интенсивности, но с одинаковым ОУМ. Показано также, что комплексное смещение пучка Бесселя приводит к изменению распределения интенсивности в сечении пучка и изменению его ОУМ. Суперпозиция двух и более пучков Бесселя с комплексным смещением может не менять ОУМ, хотя распределение интенсивности будет меняться. Эксперимент хорошо согласуется с теорией.

Бездифракционный лазерный пучок, непараксиальная мода бесселя, орбитальный угловой момент, комплексное смещение решения уравнения гельмгольца, модулятор света

Короткий адрес: https://sciup.org/14059345

IDR: 14059345

Список литературы Исследование орбитального углового момента суперпозиций бездифракционных пучков Бесселя с комплексным смещением

  • Durnin, J. Exact solution for nondiffractive beams. I. The scalar theory/J. Durnin//Journal of the Optical Society of America A. -1987. -Vol. 4, Issue 4. -P. 651-654.
  • Durnin, J. Diffractive-free beams/J. Durnin, J.J. Miceli, J.H. Eberly//Physical Review Letters. -1987. -Vol. 58, Issue 15. -P. 1499-1501.
  • Turunen, J. Holographic generation of diffractive-free beams/J. Turunen, A. Vasara, A.T. Friberg//Applied Optics. -1988. -Vol. 27, Issue 19. -P. 3959-3962.
  • Vasara, A. Realization of general nondiffracting beams with computer-generated holograms/A. Vasara, J. Turunen, A.T. Friberg//Journal of the Optical Society of America A. -1989. -Vol. 6, Issue 11. -P. 1748-1754.
  • MacDonald, R.P. Interboard optical data distribution by Bessel beam shadowing/R.P. MacDonald, S.A. Boothroyd, T. Okamato, J. Chrostowski, B.A. Syrett//Optics Communications. -1996. -Vol. 122. -P. 169-177.
  • McQueen, C.A. An experiment to study a “nondiffracting” light beam/C.A. McQueen, J. Arlt, K. Dholakia//American Journal of Physics. -1999. -Vol. 67. -P. 912-915.
  • Barnett, S.M. Orbital angular momentum and nonparaxial light-beams/S.M. Barnett, L. Allen//Optics Communications. -1994. -Vol. 110. -P. 670-678.
  • Volke-Sepulveda, K. Orbital angular momentum of a high-order Bessel light beam/K. Volke-Sepulveda, V. Garcés-Chávez, S. Chávez-Cedra, J. Arlt, K. Dholakia//Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics. -2002. -Vol. 4. -P. S82-S89.
  • Kotlyar, V.V. Algorithm for the generation of non-diffracting Bessel modes/V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer//Journal of Modern Optics. -1995. -Vol. 42, Issue 6. -P. 1231-1239.
  • Kotlyar, V.V. An algorithm for the generation of laser beams with londitudinal periodicity: rotating images/V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer//Journal of Modern Optics. -1997. -Vol. 44, Issue 7. -P. 1409-1416.
  • Paakkonen, P. Rotating optical fields: experimental demonstration with diffractive optics/P. Paakkonen, J. Lautanen, M. Honkanen, M. Kuittinen, J. Turunen, S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, A.T. Friberg//Journal of Modern Optics. -1998. -Vol. 45, Issue 11. -P. 2355-2369.
  • Khonina, S.N. Generating a couple of rotating nondiffracting beams using a binary-phase DOE/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, J. Lautanen, M. Honkanen, J. Turunen//Optik. -1999. -Vol. 110, Issue 3. -P. 137-144.
  • Lee, H.S. Holographic nondiverging hollow beam/H.S. Lee, B.W. Stewart, K. Choi, H. Fenichel//Physical Review A. -1994. -Vol. 49, Issue 6. -P. 4922-4927.
  • Herman, R.M. Production and uses of diffractionless beams/R.M. Herman, T.A. Wiggins//Journal of the Optical Society of America A. -1991. -Vol. 8, Issue 6. -P. 932-942.
  • Arlt, J. Generation of high-order Bessel beams by use of an axicon/J. Arlt, K. Dholakia//Optics Communications. -2000. -Vol. 177. -P. 297-301.
  • Kotlyar, V.V. Trochoson/V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer, G.V. Uspleniev, M.V. Shinkarev//Optics Communications. -1992. -Vol. 91, Issue 3-4. -P. 158-162.
  • Devis, J.A. Intensity and phase measurements of nondiffracting beams generated with a magneto-optic spatial light modulator/J.A. Devis, E. Carcole, D.M. Cottrell//Applied Optics. -1996. -Vol. 35, Issue 4. -P. 593-598.
  • Khonina, S.N. Astigmatic Bessel laser beams/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, K. Jefimovs, P. Paakkonen, J. Turunen//Journal of Modern Optics. -2004. -Vol. 51, Issue 5. -P. 677-686.
  • MacDonald, M.P. Creation and manipulation of three-dimensional optically trapped structures/M.P. MacDonald, L. Paterson, K. Volke-Sepulveda, J. Arlt, W. Sibbett, K. Dholakia//Science. -2002. -Vol. 296. -P. 1101-1103.
  • Garces-Chavez, V. Simultaneous micromanipulation in multiple planes using a self-reconstructing light beam/V. Garces-Chavez, D. McGloin, H. Melville, W. Sibbett, K. Dholakia//Nature. -2002. -Vol. 419. -P. 145-147.
  • Khonina, S.N. Rotation of microparticles with Bessel beams generated by diffractive elements/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Simonen, J. Turunen//Journal of Modern Optics. -2004. -Vol. 51, Issue 14. -P. 2167-2184.
  • Arlt, J. Atom guiding long Laguerre-Gaussian and Bessel beams/J. Arlt, T. Hitomi, K. Dholakia//Applied Physics B: Lasers and Optics. -2000. -Vol. 71, Issue 4. -P. 549-554.
  • Arlt, J. Optical dipole traps and atomic waveguides based on Bessel light beams/J. Arlt, K. Dholakia, J. Soneson, E.M. Wright//Physical Review A. -2001. -Vol. 63. -P. 063602.
  • Kotlyar, V.V. Hankel-Bessel laser beams/V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer//Journal of the Optical Society of America A. -2012. -Vol. 29, Issue 5. -P. 741-747.
  • Zhu, Y. Probability density of the orbital angular momentum mode of Hankel-Bessel beams in an atmospheric turbulence/Y. Zhu, X. Liu, J. Gao, Y. Zhang, F. Zhao//Optics Express. -2014. -Vol. 22, Issue 7. -P. 7765-7772.
  • Bouchal, Z. Non-diffractive vector Bessel beams/Z. Bouchal, M. Olivik//Journal of Modern Optics. -1995. -Vol. 42, Issue 8. -P. 1555-1566.
  • Yu, Y.Z. Vector analysis of nondiffracting Bessel beams/Y.Z. Yu, W.B. Dou//Progress In Electromagnetics Research Letters. -2008. -Vol. 5. -P. 57-71.
  • Litvin, I.A. Poynting vector and orbital angular momentum density of superpositions of Bessel beams/I.A. Litvin, A. Dudley, A. Forbes//Optics Express. -2011. -Vol. 19, Issue 18. -P. 16760-16771.
  • Chen, Y.F. Generation of large orbital angular momentum from superposed Bessel beams corresponding to resonant geometric modes/Y.F. Chen, Y.C. Lin, W.Z. Zhuang, H.C. Liang, K.W. Su, K.F. Huang//Physical Review A. -2012. -Vol. 85. -P. 043833.
  • Kotlyar, V.V. Asymmetric Bessel modes/V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer//Optics Letters. -2014. -Vol. 39, Issue 8. -P. 2395-2398.
  • Kotlyar, V.V. Assymetric Bessel-Gauss beams/V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, R.V. Skidanov, V.A. Soifer//Journal of the Optical Society of America A. -2014. -Vol. 31, Issue 9. -P. 1977-1983.
  • Gong, L. Observation of the asymmetric Bessel bems with arbitrary orientation using a digital micromirror device/L. Gong, X. Qui, Y. Ren, H. Zhu, W. Liu, J. Zhou//Optics Express. -2014. -Vol. 22, Issue 22. -P. 26763-26776.
  • Sheppard, C.J.R. Two-dimensional complex source point solutions: application to propagationally invarint beams, optical fiber modes, planar waveguides, and plasmonic devices/C.J.R. Sheppard, S.S. Kou, J. Lin//Journal of the Optical Society of America A. -2014. -Vol. 31, Issue 12. -P. 2674-2679.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp