Измерение орбитальных параметров Стокса структурированных астигматических пучков в критических плоскостях оптической системы первого порядка

Разработан и экспериментально воплощен метод измерения орбитальных параметров Стокса, включая орбитальный угловой момент как неоднородного астигматического пучка, так и однородного неастигматического структурированного пучка, в оптической системе первого порядка. В процессе измерений мы использовали свойства первой и второй критических плоскостей, возникающих вблизи фокусасферической линзы и ее двойного фокуса соответственно, которые являются плоскостями наблюдения. Теоретически и экспериментально обнаружено, что в критических плоскостях возникает не только равенство радиусов пучков в x- и y-направлениях, но также разность фаз Гуи в x- и y-компонентах испытывает резкие изменения на π/2 и 2πn, n=0, 1, 2, ..., в первой и второй критических плоскостях соответственно. Кроме того, в критических плоскостях проявляется эффект взаимности между поперечным моментом интенсивности Wxy и орбитальным угловым моментом, а также эффект самовосстановления всех параметров пучка во второй критической плоскости, присущих исходному пучку. Эти свойства структурированного пучка позволяют найти все три орбитальных параметра Стокса посредством измерения трех Wxx, Wyy, Wxy моментов интенсивности с 4 % погрешности измерений, а также отобразить состояния пучка в виде прямого и обратного вращения траектории на орбитальную сферу Пуанкаре.