Суперпозиция двух смещенных с оптической оси пучков Лагерра-Гаусса

Автор: Котляр Виктор Викторович, Ковалев Алексей Андреевич, Налимов Антон Геннадьевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 3 т.46, 2022 года.

Бесплатный доступ

В работе найдены топологические заряды суперпозиции двух симметрично-смещенных с оптической оси пучков Лагерра-Гаусса с номерами (0, m ) и (0, n ). Показано, что если m = n , тотопологический заряд суперпозиции равен n . То есть два одинаковых смещенных с оптической оси пучка Лагерра-Гаусса имеют топологический заряд, как один пучок Лагерра-Гаусса. Если m 1 = ( m + n ) / 2, TC2 = TC1 + 1, TC3 = TC1 + 1/2 и TC4 = TC1 - 1/2. Правила выбора одного из 4 значений топологических зарядов также установлены. При отсутствии смещения с оптической оси двух пучков Лагерра-Гауссатопологический заряд суперпозиции равен большему из двух топологических зарядов, то есть n . А при любом сколь угодно малом смещении с оптической оси топологический заряд суперпозиции либо остается таким же, как до смещения, либо уменьшается на четное число. Это объясняется тем, что из бесконечности «приходит» четное число оптических вихрей с топологическим зарядом- 1, которые компенсируют такое же число оптических вихрей в суперпозиции с топологическим зарядом + 1. Интересно также, что при сложении двух смещенных с оптической оси пучков Лагерра-Гаусса с определенными наклонами к оптической оси, такими, чтобы суперпозиция являлась структурно-устойчивым пучком, на некоторой линии формируется бесконечное число винтовых дислокаций с топологическим зарядом + 1. Полный топологический заряд такой суперпозиции бесконечный.

Еще

Винтовые дислокации, топологический заряд, оптические вихри

Короткий адрес: https://sciup.org/140294988

IDR: 140294988   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1057

Список литературы Суперпозиция двух смещенных с оптической оси пучков Лагерра-Гаусса

  • Nye JF, Berry MV. Dislocations in wave trains. Proc R Soc Lond A 1974; 336: 165-190.
  • Berry MV. Optical vortices evolving from helicoidal integer and fractional phase steps. J Opt A-Pure Appl Opt 2004; 6(2): 259-268.
  • Soskin MS, Gorshkov VN, Vasnetsov MV, Malos JT, Heckenberg NR. Topological charge and angular momentum of light beams carrying optical vortices. Phys Rev A 1997; 56(5): 4064-4075.
  • Jesus-Silva AJ, Fonseca EJS, Hickman JM. Study of the birth of a vortex at Frauhofer zone. Opt Lett 2012; 37(12): 4552-4554.
  • Kotlyar VV, Kovalev AA, Volyar AV. Topological charge of a linear combination of optical vortices: topological competition. Opt Express 2020; 28(6): 8266-8281. DOI: 10.1364/OE.386401.
  • Zeng J, Zhang G, Xu Z, Zhao C, Cai Y, Gbur G. Anomalous multi-ramp fractional vortex beams with arbitrary topological charge jumps. Appl Phys Lett 2020; 117: 241103.
  • Kotlyar VV, Kovalev AA, Nalimov AG, Porfirev AP. Evolution of an optical vortex with an initial fractional topological charge. Phys Rev A 2020; 102(2): 023516. DOI: 10.1103/PhysRevA.102.023516.
  • Kovalev AA, Kotlyar VV. Optical vortex beams with the infinite topological charge. J Opt 2021; 23(5): 055601. DOI: 10.1088/2040-8986/abf172.
  • Kovalev AA, Kotlyar VV. Propagation-invariant laser beams with an array of phase singularities. Phys Rev A 2021; 103(6): 063502. DOI: 10.1103/PhysRevA.103.063502.
  • Indebetouw G. Optical vortices and their propagation. J Mod Opt 1994; 40(1): 73-87.
  • Abramochkin EG, Volostnikov VG. Spiral-type beams: optical and quantum aspects. Opt Commun 1996; 125(4-6): 302-323. DOI: 10.1016/0030-4018(95)00640-0.
  • Kovalev AA, Kotlyar VV. Orbital angular momentum of superposition of identical shifted vortex beams. J Opt Soc Am A 2015; 32(10): 1805-1810. DOI: 10.1364/JOSAA.32.001805.
Еще
Статья научная