Передача спинового углового момента диэлектрической микрочастице

Передача спинового углового момента диэлектрической микрочастице

Автор: Котляр Виктор Викторович, Налимов Антон Геннадьевич, Ковалв Алексей Андреевич, Порфирьев Алексей Петрович, Стафеев Сергей Сергеевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 3 т.44, 2020 года.

Бесплатный доступ

Показано, что в остром фокусе у лазерного пучка с линейной поляризацией имеет место только поперечное распределение вектора плотности спина (фотонные колёса или фотонный вертолет). Для оптического вихря с линейной поляризацией из-за орбитально-спиновой конверсии в фокусе появляются продольные и поперечные компоненты вектора плотности спина. Экспериментально продемонстрирована спин-орбитальная конверсия, когда Гауссов пучок с круговой поляризацией в фокусе формирует поперечный поток энергии (орбитальный угловой момент), который передаётся микрочастице, вращая вокруг центра масс. Смена направления круговой поляризации (с левой круговой на правую) меняет направление вращения микрочастицы. Показано также, что вихревой пучок с любым целым топологическим зарядом и азимутальной поляризацией в фокусе формирует вектор плотности спина только с осевой проекцией (полная магнетизация), а поперечного спина нет.

Еще

Спиновый угловой момент, круговая поляризация, орбитально-спиновая конверсия, спин-орбитальная конверсия, вихревой пучок

Короткий адрес: https://sciup.org/140249997

IDR: 140249997   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-686

Список литературы Передача спинового углового момента диэлектрической микрочастице

  • 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. Reverse and toroidal flux of light fields with both phase and polarization higher-order singularities in the sharp focus area / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.A. Kovalev // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 12. - P. 16689-16702. - DOI: 10.1364/OE.27.016689
  • Kotlyar, V.V. Radial dependence of the angular momentum density of a paraxial optical vortex / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Physical Review A. - 2018. - Vol. 97, Issue 5. - 053833. - DOI: 10.1103/PhysRevA.97.053833
  • Kotlyar, V.V. Exploiting the circular polarization of light to obtain a spiral energy flow at the subwavelength focus / V.V. Koltyar, A.G. Nalimov, S.S. Stafeev // Journal of the Optical Society of America B. - 2019. - Vol. 36, Issue 10. - P. 2850-2855. - DOI: 10.1364/JOSAB.36.002850
  • Rodriguez-Herrera, O.G. Optical nanoprobing via spin-orbit interaction of light / O.G. Rodriguez-Herrera, D. Lara, K.Y. Bliokh, E.A. Ostrovskaya, C. Dainty // Physical Review Letters. - 2010. - Vol. 104, Issue 25. - 253601.
  • Roy, B. Controlled transportation of mesoscopic particles by enhanced spin-orbit interaction of light in an optical trap / B. Roy, N. Ghosh, S.D. Gupta, P.K. Panigrahi, S. Roy, A. Banerjee // Physical Review A. - 2013. - Vol. 87. - 043823.
  • Roy, B. Manifestations of geometric phase and enhanced spin Hall shifts in an optical trap / B. Roy, N. Ghosh, A. Banerjee, S.D. Gupta, S. Roy // New Journal of Physics. - 2014. - Vol. 16, Issue 8. - 083037.
  • Meng, P. Angular momentum properties of hybrid cylindrical vector vortex beams in tightly focused optical systems / P. Meng, Z. Man, A.P. Konijnenberg, H.P. Urbach // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 24. - P. 35336-35348.
  • Irvine, W.T.M. Linked and knotted beams of light / W.T.M. Irvine, D. Bouwmeester // Nature Physics. - 2008. - Vol. 4, Issue 9. - P. 716-720.
  • Sugic, D. Singular knot bundle in light / D. Sugic, M.R. Dennis // Journal of the Optical Society of America A. - 2018. - Vol. 35, Issue 12. - P. 1987-1999.
  • Larocque, H. Reconstructing the topology of optical polarization knots / H. Larocque, D. Sugic, D. Mortimer, A.J. Taylor, R. Fickler, R.W. Boyd, M.R. Dennis, E. Karimi // Nature Physics. - 2018. - Vol. 14, Issue 11. - P. 1079-1082.
  • Aiello, A. From transverse angular momentum tophotonic wheels / A. Aiello, P. Banzer, M. Neugebauer, G. Leuchs // Nature Photonics. - 2015. - Vol. 9. - P. 789-795. -
  • DOI: 10.1038/NPHOTON.2015.20
  • Bauer, T. Optical polarization Mobius strips and points of purely transverse spin density / T. Bauer, M. Neugebauer, G. Leuchs, P. Banzer // Physical Review Letters. - 2016. - Vol. 117. - 013601. -
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.013601
  • Bauer, T. Observation of optical polarization Mobius strips / T. Bauer, P. Banser, E. Karimi, S. Orlov, A. Rubano, L. Marrucci, E. Santamato, R.W. Boyd, G. Leuchs // Science. - 2015. - Vol. 347, Issue 6225. - P. 964-966. -
  • DOI: 10.1126/science.1260635
  • Jiang, Y. Generation of sub-diffraction-limited pure longitudinal magnetization by the inverse Faraday effect by tightly focusing an azimuthally polarized vortex beam / Y. Jiang, X. Li, M. Gu // Optics Letters. - 2013. - Vol. 38. - P. 2957-2960. -
  • DOI: 10.1364/OL.38.002957
  • Zhang, S. Fully controlled photonic spin in highly confined optical field / S. Zhang, S. Fu, H. Zhang, X. Ge, Z. Bai, Y. Lyu, R. Zhao, Z. Man // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 23. - P. 33621-33633.
  • 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 and Engineering Sciences. - 1959. - Vol. 253, Issue 1274. - P. 358-379. -
  • DOI: 10.1098/rspa.1959.0200
  • Bliokh, K.Y. Extraordinary momentum and spin in evanescent waves / K.Y. Bliokh, A.Y. Bekshaev, F. Nori // Nature Communications. - 2014. - Vol. 5. - 3300. -
  • DOI: 10.1038/ncomms4300
  • Youngworth, K.S. Focusing of high numerical aperture cylindrical-vector beams / K.S. Youngworth, T.G. Brown // Optics Express. - 2000. - Vol. 7. - P. 77-87.
  • Berry, M.V. Optical currents / M.V. Berry // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2009. - Vol. 11. - 094001.
  • Котляр, В.В. Острая фокусировка светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностью произвольного порядка / В.В. Котляр, С.С. Стафеев, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 3. - С. 337-346. -
  • DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-337-346
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp