Направление потоков энергии в фокусе цилиндрических вихревых векторных пучков
Автор: Котляр В.В., Ковалёв А.А., Налимов А.Г., Телегин А.М.
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 4 т.49, 2025 года.
Бесплатный доступ
В работе аналитически с помощью формализма Ричардса–Вольфа и с помощью моделирования показано, что при острой фокусировке оптического вихря с круговой поляризацией в плоскости фокуса имеют место три потока энергии: прямой продольный, обратный продольный и азимутальный поперечный. Причем вращение энергии на разных расстояниях от оптической оси происходит в разных направлениях. Поэтому плоскость фокуса вдоль оптической оси пересекает в единицу времени только часть начальной энергии пучка. Такая же часть (при прочих равных условиях) пересекает плоскость фокуса вдоль положительного направления оптической оси, если сфокусировать оптический вихрь с цилиндрической поляризацией. Отличие состоит в том, что если присутствует оптический вихрь, то поперечный поток энергии в фокусе вращается вокруг оптической оси, а если оптический вихрь отсутствует (пучок только с цилиндрической поляризацией), то в плоскости фокуса в среднем поперечный поток равен нулю, но в некоторых местах плоскости фокуса поток направлен к оптической оси, а в некоторых местах – от оптической оси.
Круговая поляризация, продольный поток энергии, поперечный поток энергии, оптический вихрь, разновидность эффекта Холла
Короткий адрес: https://sciup.org/140310496
IDR: 140310496 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1607
Direction of energy flows at the focus of cylindrical vortex vector beams
In this work, we show analytically using the Richards-Wolf formalism and through the numerical simulation that at the sharp focus of a circularly polarized optical vortex, three energy flows occur: the direct longitudinal, reverse longitudinal, and azimuthal transverse ones. Moreover, the rotation of energy at different distances from the optical axis is different-handed. Therefore, only a part of the initial energy of the beam intersects the focal plane along the optical axis per unit time. The same portion (all other things being equal) intersects the focal plane along the positive direction of the optical axis if an optical vortex with cylindrical polarization is focused. The difference is that in the presence of an optical vortex, the transverse energy flow at the focus rotates around the optical axis, and if an optical vortex is absent (a beam with only cylindrical polarization), then the transverse flow is, on average, zero in the focal plane. But in some areas in the focal plane the flow is directed toward the optical axis, and in some areas – away from the optical axis.
