Локальный волновой вектор вблизи зон обратного потока энергии в оптических вихрях
Автор: С.С. Стафеев, В.В. Котляр
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 1 т.50, 2026 года.
Бесплатный доступ
В данной работе рассмотрено поведение фазы и локального волнового вектора остросфокусированного оптического вихря с линейной поляризацией. Показано, что области неопределенности фазы соответствуют гигантским значениям локального волнового вектора. В отличие от скалярного приближения, когда теория предсказывает, что при фокусировке оптического вихря с большим топологическим зарядом в фокусе оптический вихрь сохраняется с тем же топологическим зарядом, непараксиальное векторное приближение показывает, что вихрь с большим топологическим зарядом в фокусе всегда распадается на несколько вихрей. Т.е. возникает несколько точек неопределенности фазы (и, как следствие, несколько областей с гигантским волновым вектором). В частности, если топологический заряд равен двум, то в фокальной плоскости наблюдается два смещенных с оптической оси оптических вихря с единичными топологическими зарядами. Если топологический заряд превышает два (т.е. три и выше), то в плоскости фокуса всегда формируется три оптических вихря, два из которых имеют единичный топологический заряд и смещены от оптической оси, а третий вихрь остается на оптической оси и имеет топологический заряд на два меньше, чем изначальный топологический заряд фокусируемого оптического вихря. При этом центры вихрей, смещенных с оптической оси, примерно соответствуют границам зон обратного потока энергии.
Острая фокусировка, оптические вихри, вектор Пойнтинга, обратный поток энергии, локальный волновой вектор
Короткий адрес: https://sciup.org/140314064
IDR: 140314064 | DOI: 10.18287/COJ1672
Local wavevector near energy backflow zones of optical vortices
In this paper, we consider the behavior of the phase and local wave vector of a tightly focused optical vortex with linear polarization. It is shown that the regions of phase singularity correspond to giant values of the local wave vector. In contrast to the scalar approximation, when the theory predicts that when focusing an optical vortex with a large topological charge at the focus, the optical vortex is preserved with the same topological charge, the non--paraxial vector approximation shows that a vortex with a large topological charge at the focus always splits into several vortices. That is, several points of phase singularity arise (and, as a consequence, several regions with a giant wave vector). In particular, if the topological charge is equal to two, then two optical vortices with unit topological charges shifted from the optical axis are observed in the focal plane. If the topological charge exceeds two (i.e. three or more), then three optical vortices are always formed in the focal plane, two of which have a single topological charge and are shifted from the optical axis, and the third vortex remains on the optical axis and has a topological charge two less than the initial topological charge of the focused optical vortex. In this case, the centers of the vortices shifted from the optical axis approximately correspond to the boundaries of the zones of reverse energy flow.
