Как астигматическая фаза Гуи формирует и разрушает инварианты структурированного пучка
Автор: А.В. Воляр, М.В. Брецько, С.И. Халилов, Я.Е. Акимова
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 1 т.50, 2026 года.
Бесплатный доступ
В статье теоретически и экспериментально исследуются свойства Фурье-инвариантов обобщенного структурированного пучка Лагерра-Гаусса в оптической системе из двух сферических и одной цилиндрической линзы между ними. Первая сферическая линза формирует характерную геометрию обобщенного структурированного пучка Лагерра-Гаусса на входе цилиндрической линзы. Вторая сферическая линза выполняет Фурье-преобразование астигматического пучка. Фотодетектор располагается в фокальной плоскости сферической линзы и смещается вдоль оси пучка вместе с ней. Анализ орбитальных параметров Стокса проводится методами матриц интенсивности второго порядка. Обнаружено, что орбитальные параметры Стокса, включая орбитальный угловой момент, не изменяются при свободном распространении структурированных астигматических пучков любого порядка при любых значениях управляющих параметров и являются их инвариантами. Показано, что даже небольшое нарушение условий Фурье-инвариантности приводит к разрушению Фурье-инвариантов. Процессами формирования и разрушения инвариантов управляет астигматическая фаза Гуи.
Орбитальный угловой момент, структурированный пучок Лагерра-Гаусса, орбитальные параметры Стокса
Короткий адрес: https://sciup.org/140314067
IDR: 140314067 | DOI: 10.18287/COJ1729
How the astigmatic Gouy phase controls invariants of structured beams
The properties of Fourier-invariants of a generalized structured Laguerre-Gaussian beam in an optical system with two spherical lenses and a cylindrical lens between them are theoretically and experimentally investigated. The first spherical lens forms the characteristic geometry of a generalized structured Laguerre-Gaussian beam at the input of the cylindrical lens. The second spherical lens performs the Fourier transform of an astigmatic beam. A photodetector is placed in the focal plane of a spherical lens and is shifted along the beam axis together with it. The analysis of the orbital Stokes parameters is carried out by the methods of second-order intensity moment matrices. It is found that the orbital Stokes parameters, including the orbital angular momentum, do not change during free propagation of structured astigmatic beams of any order for any control parameters and are their invariants. It is shown that even a slight violation of the Fourier-invariance conditions leads to the destruction of Fourier-invariants. The processes of the formation and destruction of invariants are controlled by the astigmatic Gouy phase.
