Теоремы о сохранении орбитального углового момента суперпозиций смещённых оптических вихрей
Автор: Ковалв Алексей Андреевич, Котляр Виктор Викторович, Калинкина Дарья Сергеевна
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 3 т.39, 2015 года.
Бесплатный доступ
Доказаны две теоремы о сохранении орбитального углового момента (ОУМ) суперпозиции одинаковых оптических вихрей с произвольной радиально-симметричной формой и целым топологическим зарядом n, смещённых с оптической оси. Нормированный ОУМ такой суперпозиции при произвольном смещении центров пучков с оптической оси и при любых вещественных весовых коэффициентах равен ОУМ каждого отдельного пучка, входящего в суперпозицию. Если центры пучков находятся на одной прямой, проходящей через начало координат, то даже при комплексных весовых коэффициентах нормированный ОУМ суперпозиции равен ОУМ каждого отдельного входящего в неё пучка. Эти теоремы позволяют формировать лазерные вихревые пучки с разным (не обязательно радиально-симметричным) распределением интенсивности, но обладающие одинаковым ОУМ. Приведены результаты численного моделирования для суперпозиций пучков Бесселя, Ханкеля-Бесселя, Бесселя-Гаусса и Лагерра-Гаусса с одинаковыми ОУМ.
Орбитальный угловой момент, оптический вихрь, топологический заряд
Короткий адрес: https://sciup.org/14059362
IDR: 14059362
Список литературы Теоремы о сохранении орбитального углового момента суперпозиций смещённых оптических вихрей
- Yao, A.M. Orbital angular momentum: origins, behavior and applications/A.M. Yao, M.J. Padgett//Advances in Optics and Photonics. -2011. -Vol. 3. -P. 161-204.
- Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes/L. Allen, M.W. Beijersergen, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman//Physical Review A. -1992. -Vol. 45. -P. 8185-8189.
- Barnett, S.M. Orbital angular momentum and nonparaxial light-beams/S.M. Barnett, L. Allen//Optics Communications. -1994. -Vol. 110. -P. 670-678.
- Volke-Sepulveda, K. Orbital angular momentum of a high-order Bessel light beam/K. Volke-Sepulveda, V. Garces-Chavez, S. Chavez-Cedra, J. Arlt, K. Dholakia//Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics. -2002. -Vol. 4. -P. S82-S89.
- Litvin, I.A. Poynting vector and orbital angular momentum density of superpositions of Bessel beams/I.A. Litvin, A. Dudley, A. Forbes//Optics Express. -2011. -Vol. 19. -No. 18. -P. 16760-16771.
- Kotlyar, V.V. Asymmetric Bessel modes/V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer//Optics Letters. -2014. -Vol. 39. -No. 8. -P. 2395-2398.
- Kotlyar, V.V. An algorithm for the generation of laser beams with londitudinal periodicity: rotating images/V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer//Journal of Modern Optics. -1997. -Vol. 44. -No. 7. -P. 1409-1416.
- Paakkonen, P. Rotating optical fields: experimental demonstration with diffractive optics/P. Paakkonen, J. Lautanen, M. Honkanen, M. Kuittinen, J. Turunen, S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, A.T. Friberg//Journal of Modern Optics. -1998. -Vol. 45. -No. 11. -P. 2355-2369.
- Khonina, S.N. Generating a couple of rotating nondiffracting beams using a binary-phase DOE/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, J. Lautanen, M. Honkanen, J. Turunen//Optik. -1999. -Vol. 110. -No. 3. -P. 137-144.
- MacDonald, M.P. Creation and manipulation of three-dimensional optically trapped structures/M.P. MacDonald, L. Paterson, K. Volke-Sepulveda, J. Arlt, W. Sibbett, K. Dholakia//Science. -2002. -Vol. 296. -P. 1101-1103.
- Courtial, J. Angular momentum of optical vortex arrays/J. Courtial, R. Zambrini, M. Dennis, M. Vasnetsov//Optics Express. -2006. -Vol. 4. -P. 938-949.
- Martinez-Castellanos, I. Shaping optical beams with non-integer orbital angular momentum: a generalized differential operator approach/I. Martinez-Castellanos, J. Gutierrez-Vega//Optics Letters. -2015. -ID 229244 (posted 12 August 2014, in press).
- Durnin, J. Exact solution for nondiffractive beams. I. The scalar theory/J. Durnin//Journal of the Optical Society of America A. -1987. -Vol. 4. -No. 4. -P. 651-654.
- Kotlyar, V.V. Hankel-Bessel laser beams/V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer//Journal of the Optical Society of America A. -2012. -Vol. 29. -No. 5. -P. 741-747.
- Gori, F. Bessel-Gauss beams/F. Gori, G. Guattari, C. Padovani//Optics Communications. -1987. -Vol. 64. -P. 491-495.
