Спин-орбитальная конверсия в остром фокусе светового пучка с круговой поляризацией
Автор: Котляр В.В., Ковалев А.А., Налимов А.Г., Телегин А.М., Стафеев С.С.
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 4 т.49, 2025 года.
Бесплатный доступ
Известно, что при острой фокусировке оптического вихря с круговой поляризацией происходит спин-орбитальное преобразование. При этом обычно говорится, что продольная компонента вектора спинового углового момента трансформируется в продольную компоненту вектора орбитального углового момента. В этой работе показано, что начальный продольный спиновый угловой момент, усредненный по сечению пучка, сохраняется при фокусировке и часть продольной компоненты спинового углового момента трансформируется в поперечную компоненту спинового углового момента. Также и усредненный по сечению пучка начальный продольный поток энергии при фокусировке сохраняется и часть его продольной компоненты переходит в азимутальную компоненту. При этом продольная компонента вектора орбитального углового момента, усредненная по сечению пучка в фокусе, увеличивается как раз на величину, равную усредненному азимутальному орбитальному (каноническому) потоку энергии в фокусе. Азимутальный поток энергии в фокусе формируется из-за того, что свет с правой круговой поляризацией при фокусировке формирует два оптических вихря: поперечный с топологическим зарядом 2 с левой круговой поляризацией и продольный с топологическим зарядом 1.
Острая фокусировка, поляризация, спиновый угловой момент, орбитальный угловой момент, спин-орбитальная конверсия
Короткий адрес: https://sciup.org/140310497
IDR: 140310497 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1619
Spin-orbit conversion at the sharp focus of a circularly polarized light beam
It is known that when tightly focusing a circularly polarized optical vortex, spin-to-orbital angular momentum conversion occurs. It is usually said that the longitudinal component of the spin angular momentum (SAM) vector is transformed into the longitudinal component of the orbital angular momentum (OAM) vector. In this paper, it is shown that the initial longitudinal SAM, averaged over the beam cross-section, is preserved during focusing, and part of the longitudinal SAM component is transformed into the transverse SAM component. Likewise, the initial longitudinal energy flux averaged over the beam cross-section is preserved during focusing, and part of its longitudinal component is transformed into the azimuthal component. In this case, the longitudinal component of the OAM vector, averaged over the beam cross-section at the focus, increases by exactly the amount equal to the average azimuthal orbital (canonical) energy flux at the focus. The azimuthal energy flux at the focus is formed due to the fact that when focused, light with right-handed circular polarization forms two optical vortices, namely, a left-handed circular polarized transverse vortex with topological charge 2 and a longitudinal one with topological charge 1.
