Пучки Лагерра-Гаусса с комплексным смещением в декартовых координатах
Автор: Ковалв Алексей Андреевич, Котляр Виктор Викторович, Засканов Станислав Германович, Калинкина Дарья Сергеевна
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 1 т.40, 2016 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрено обобщение семейства лазерных мод Лагерра-Гаусса с асимметричным распределением интенсивности. При распространении асимметричного пучка Лагерра-Гаусса в однородном пространстве уменьшается асимметрия главного (центрального) светового кольца и повышается контраст остальных колец. Число световых колец совпадает с числом колец стандартной (симметричной) моды Лагерра-Гаусса. С помощью разложения в угловой спектр плоских волн аналитически рассчитана мощность асимметричных пучков Лагерра-Гаусса и проекция их орбитального углового момента на оптическую ось. Установлено, что нормированный орбитальный угловой момент (орбитальный угловой момент на фотон) полностью определяется топологическим зарядом и отношением смещений к радиусу перетяжки Гауссова пучка. Получены условия, при которых нормированный орбитальный угловой момент совпадает с топологическим зарядом (как у оптических вихрей).
Теория дифракции, оптические вихри, распространение в пространстве, мода лагерра-гаусса, орбитальный угловой момент, мощность, комплексное смещение
Короткий адрес: https://sciup.org/14059437
IDR: 14059437 | DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-1-5-11
Laguerre-Gaussian beams with complex shift in cartesian coordinates
We studied a generalization of the family of Laguerre-Gaussian (LG) laser modes with asymmetrical intensity distribution. As the asymmetrical LG beam is propagating in a homogeneous medium, the asymmetry of its main (central) bright ring reduces, while the contrast of the rest rings increases. The number of bright rings coincides with that of a standard (symmetrical) LG mode. Using the expansion of the complex amplitude into the angular spectrum of plane waves, we calculated analytically the power of the asymmetrical LG beams and projection of their orbital angular momentum (OAM) on the optical axis. It is found that the normalized OAM (OAM per photon) is completely determined by the topological charge and the ratios between the shifts and the waist radius. We also found the conditions under which the normalized OAM coincides with the topological charge (as is the case for the optical vortices).
Список литературы Пучки Лагерра-Гаусса с комплексным смещением в декартовых координатах
- Huang, S. Composite vortex beams by coaxial superposition of Laguerre-Gaussian beams/S. Huang, Z. Miao, C. He, F. Pang, Y. Li, T. Wang//Optics and Lasers in Engineering. -2016. -Vol. 78. -P. 132-139.
- Plick, W.N. Physical meaning of the radial index of Laguerre-Gauss beams/W.N. Plick, M. Krenn//Physical Review A. -2015. -Vol. 92(6). -063841.
- Савельев, Д.А. Особенности острой фокусировки вихревых пучков Гаусса-Лагерра/Д.А. Савельев, С.Н. Хонина//Компьютерная оптика. -2015. -Т. 39. -№. 5. -P. 654-662.
- Stilgoe, A.B. Energy, momentum and propagation of non-paraxial high-order Gaussian beams in the presence of an aperture/A.B. Stilgoe, T.A. Nieminen, H. Rubinsztein-Dunlop//Journal of Optics (United Kingdom). -2015. -Vol. 17(12). -125601.
- Zhang, Y. Anharmonic propagation of two-dimensional beams carrying orbital angular momentum in a harmonic potential/Y. Zhang, X. Liu, M. Belić, W. Zhong, F. Wen, Y. Zhang//Optics Letters. -2015. -Vol. 40. -P. 3786-3789.
- Kim, D.J. High-power TEM00 and Laguerre-Gaussian mode generation in double resonator configuration/D.J. Kim, J.W. Kim//Applied Physics B. -2015. -Vol. 121(3). -P. 401-405.
- Das, B.C. Narrowing of Doppler and hyperfine line shapes of Rb -D2 transition using a vortex beam/B.C. Das, D. Bhattacharyya, S. De//Chemical Physics Letters. -2016. -Vol. 644. -P. 212-218.
- Allocca, A. Higher-order Laguerre-Gauss interferometry for gravitational-wave detectors with in situ mirror defects compensation/A. Allocca, A. Gatto, M. Tacca, R.A. Day, M. Barsuglia, G. Pillant, C. Buy, G. Vajente//Physical Review D. -2015. -Vol. 92(10). -102002.
- Sun, K. Spin-orbital-angular-momentum coupling in Bose-Einstein condensates/K. Sun, C. Qu, C. Zhang//Physical Review A. -2015. -Vol. 91(6). -063627.
- Kravtsov, Yu.A. Complex ray and complex caustics/Yu.A. Kravtsov//Radiophysics and Quantum Electronics. -1967. -Vol. 10. -P. 719-730.
- Kotlyar, V.V. Asymmetric Bessel modes/V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer//Optics Letters. -2014. -Vol. 39(8). -P. 2395-2398.
- Kovalev, A.A. Shifted nondiffractive Bessel beams /A.A. Kovalev, V.V. Kotlyar, A.P. Porfirev//Physical Review A. -2015. -Vol. 91(5). -053840.
- Kim, H.C. Hermite-Gaussian and Laguerre-Gaussian beams beyond the paraxial approximation/H.C. Kim, Y.H. Lee//Optics Communications. -1999. -Vol. 169. -P. 9-16.
- Gradshteyn, I.S. Table of Integrals, Series, and Products/I.S. Gradshteyn, I.M. Ryzhik -New York: Academic, 1965.
