Орбитальный поток энергии и поток спина в остром фокусе
Автор: Стафеев Сергей Сергеевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 4 т.45, 2021 года.
Бесплатный доступ
В работе показано, что обратный поток энергии (отрицательная проекция на оптическую ось вектора Пойнтинга) в остром фокусе оптического вихря с топологическим зарядом 2 и левой круговой поляризацией возникает потому, что осевой поток спина имеет отрицательную проекцию на оптическую ось и больше по величине, чем положительная проекция на оптическую ось орбитального потока энергии (канонического потока энергии). Также с помощью формул Ричардса-Вольфа показано, что в области обратного потока энергии на оптической оси имеет место правая круговая поляризация света, хотя фокусируется свет с левой круговой поляризацией.
Орбитальный поток энергии, поток спина, острая фокусировка, обратный поток энергии, оптический вихрь
Короткий адрес: https://sciup.org/140290246
IDR: 140290246 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-867
Список литературы Орбитальный поток энергии и поток спина в остром фокусе
- Ignatovsky, V.S. Diffraction by a lens having arbitrary opening / V.S. Ignatovsky // Transactions of the Optical Institute in Petrograd. - 1920. - Vol. 1. - P. 4.
- Richards, B. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system / B. Richards, E. Wolf // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical Engineering Sciences. - 1959. -Vol. 253, Issue 1274. - P. 358-379.
- Karman, G.P. Creation and annihilation of phase singularities in a focal field / G.P. Karman, M.W. Beijersbergen, A. van Duijl, J.P. Woerdman // Optics Letters. - 1997. -Vol. 22, Issue 19. - P. 1503-1505.
- Berry, M.V. Wave dislocation reactions in non-paraxial gaussian beams / M.V. Berry // Journal of Modern Optics. -1998. - Vol. 45, Issue 9. - P. 1845-1858.
- Vasnetsov, M.V. Wavefront motion in the vicinity of a phase dislocation: "optical vortex" / M.V. Vasnetsov, V.N. Gorshkov, I.G. Marienko, M.S. Soskin // Optics and Spectroscopy. - 2000. - Vol. 88, Issue 2. - P. 260-265.
- Volyar, A.V. Nonparaxial gaussian beams: 1. Vector fields / A.V. Volyar // Technical Physics Letters. - 2000. -Vol. 26, Issue 7. - P. 573-575.
- Volyar, A.V. Structure of a nonparaxial gaussian beam near the focus: III. Stability, eigenmodes, and vortices / A.V. Volyar, V.G. Shvedov, T.A. Fadeeva // Optics and Spectroscopy. - 2001. - Vol. 91, Issue 2. - P. 235-245.
- Novitsky, A.V. Negative propagation of vector Bessel beams / A.V. Novitsky, D.V. Novitsky // Journal of the Optical Society of America A. - 2007. - Vol. 24, Issue 9. -P. 2844-2849.
- Salem, M.A. Energy flow characteristics of vector X-Waves / M.A. Salem, H. Bagci // Optics Express. - 2011. -Vol. 19, Issue 9. - P. 8526-8532.
- Vaveliuk, P. Negative propagation effect in nonparaxial Airy beams / P. Vaveliuk, O. Martinez-Matos // Optics Express. - 2012. - Vol. 20, Issue 24. - P. 26913-26921.
- Mitri, F.G. Reverse propagation and negative angular momentum density flux of an optical nondiffracting nonparaxi-al fractional Bessel vortex beam of progressive waves / F.G. Mitri // Journal of the Optical Society of America A. -2016. - Vol. 33, Issue 9. - P. 1661-1667.
- Kotlyar, V.V. Energy density and energy flux in the focus of an optical vortex: reverse flux of light energy / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.G. Nalimov // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 12. - P. 2921-2924. - DOI: 10.1364/OL.43.002921.
- Kotlyar, V.V. Energy backflow in the focus of a light beam with phase or polarization singularity / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.G. Nalimov // Physical Review A. - 2019. -Vol. 99, Issue 3. - 033840. - DOI: 10.1103/PhysRevA.99.033840.
- Kotlyar, V.V. Mechanism of formation of an inverse energy flow in a sharp focus / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.G. Nalimov, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Phys. Rev. A - 2020. - Vol. 101, Issue 3. - 033811. - DOI: 10.1103/PhysRevA.101.033811.
- Bekshaev, A.Y. Transverse energy flows in vectorial fields of paraxial beams with singularities / A.Y. Bekshaev, M.S. Soskin // Optics Communications. - 2007. - Vol. 271, Issue 2. - P. 332-348.
- Bekshaev, A.Y. Subwavelength particles in an inhomoge-neous light field: optical forces associated with the spin and orbital energy flows / A.Y. Bekshaev // Journal of Optics. -2013. - Vol. 15, Issue 4. - 044004.
- Bliokh, K.Y. Angular momenta and spin-orbit interaction of nonparaxial light in free space / K.Y. Bliokh, M.A. Alonso, E.A. Ostrovskaya, A. Aiello // Physical Review A. - 2010. - Vol. 82, Issue 6. - 063825.
- Berry, M.V. Optical currents / M.V. Berry // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2009. - Vol. 11, Issue 9. - 094001.
- Bliokh, K.Y. Extraordinary momentum and spin in evanescent waves / K.Y. Bliokh, A.Y. Bekshaev, F. Nori // Nature Communications. - 2014. - Vol. 5, Issue 1. - 3300.
- Налимов, А.Г. Инверсия продольной составляющей спинового углового момента в фокусе оптического вихря с круговой поляризацией / А.Г. Налимов, Е.С. Козлова // Компьютерная оптика. - 2020. - Т. 44, № 5. - С. 699-706. - DOI: 10.18287/2412-6179-CO-761.
Статья научная
