Вычисление момента импульса электромагнитного поля внутри волновода с абсолютно проводящими стенками

Вычисление момента импульса электромагнитного поля внутри волновода с абсолютно проводящими стенками

Автор: Харитонов Сергей Иванович, Волотовский Сергей Геннадьевич, Хонина Светлана Николаевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 4 т.42, 2018 года.

Бесплатный доступ

В работе получены явные выражения импульса и момента импульса из теоремы Нётер ( ab initio ), содержащие квадраты модулей коэффициентов разложения по модам волновода, взвешенные на присутствующие порядки вихревой сингулярности. Полученные выражения полезны для квантования электромагнитного поля в волноводе.

Момент импульса, теорема нётер, уравнение лагранжа-эйлера, вектор умова-пойнтига, моды цилиндрического металлического волновода

Короткий адрес: https://sciup.org/140238422

IDR: 140238422   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-4-588-605

Список литературы Вычисление момента импульса электромагнитного поля внутри волновода с абсолютно проводящими стенками

  • Боголюбов, Н.Н. Введение в теорию квантованных полей/Н.Н. Боголюбов, Д.В. Ширков. -4-е изд. -М.: Наука, 1984. -600 с.
  • Griffiths, D.J. Introduction to electrodynamics/D.J. Griffiths. -3rd ed. -Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc., 1999. -600 p. -ISBN: 978-1-108-42041-9.
  • Jackson, J.D. Classical electrodynamics/J.D. Jackson. -New York: John Wiley & Sons, 1999. -P. 350. -ISBN: 978-0-471-30932-1.
  • Борн, М. Основы оптики/М. Борн, Э. Вольф. -М.: Наука, 1973. -720 с.
  • Lekner, J. Invariants of electromagnetic beams/J. Lekner//Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. -2004. -Vol. 6, Issue 5. -P. 204-209. - DOI: 10.1088/1464-4258/6/2/008
  • Миллер, У. Симметрия и разделение переменных/У. Миллер. -М.: Мир, 1981. -344 с.
  • Котляр, В.В. Операторное описание параксиальных световых полей/В.В. Котляр, С.Н. Хонина, Я. Ванг//Компьютерная оптика. -2001. -№ 21. -С. 45-52.
  • Khonina, S.N. An analysis of the angular momentum of a light field in terms of angular harmonics/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, P. Pääkkönen, J. Simonen, J. Turunen//Journal of Modern Optics. -2001. -Vol. 48, Issue 10. -P. 1543-1557. - DOI: 10.1080/09500340108231783
  • Volke-Sepulveda, K. General construction and connections of vector propagation invariant optical fields: TE and TM modes and polarization states/K. Volke-Sepulveda, E. Ley-Koo//Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. -2006. -Vol. 8, Issue 10. -P. 867-877. - DOI: 10.1088/1464-4258/8/10/008
  • Казанский, Н.Л. Совместное решение уравнения Клейна-Гордона и системы уравнений Максвелла/Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов, С.Н. Хонина//Компьютерная оптика. -2012. -Т. 36, № 4. -С. 518-526.
  • Харитонов, С.И. Преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок в металлическом волноводе/С.И. Харитонов, С.Н. Хонина//Компьютерная оптика. -2018. -Т. 42, № 2. -С. 197-211. - DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-197-211
  • Koshiba, M. Optical waveguide analysis/M. Koshiba. Tokyo: McGraw-Hill, Inc., 1990. -173 p. -ISBN: 978-0-07-035368-8.
  • Khonina, S.N. Self-reproduction of multimode laser fields in weakly guiding stepped-index fibers/S.N. Khonina, S.G. Volotovsky//Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). -2007. -Vol. 16, Issue 3. -P. 167-177. - DOI: 10.3103/S1060992X07030071
  • Хонина, С.Н. Саморепродукция многомодовых пучков Гаусса-Эрмита/С.Н. Хонина, В.В. Котляр, В.А. Сойфер//Письма в ЖТФ. -1999. -Т. 25, № 12. -С. 62-69.
  • Loudon, R. Contributions of John Henry Poynting to the understanding of radiation pressure/R. Loudon, C. Baxter//Proceedings of the Royal Society A. -2012. -Vol. 468, Issue 2143. -P. 1825-1838. - DOI: 10.1098/rspa.2011.0573
  • Barnett, S.M. Optical angular-momentum flux/S.M. Barnett//Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics. -2002. -Vol. 4, Issue 2. -P. S7-S16. - DOI: 10.1088/1464-4266/4/2/361
  • Volke-Sepulveda, K. Orbital angular momentum of high-order Bessel light beams/K. Volke-Sepulveda, V. Garcés-Chávez, S. Chávez-Cerda, J. Arlt, K. Dholakia//Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics. -2002. -Vol. 4, Issue 2. -P. S82-S89. - DOI: 10.1088/1464-4266/4/2/373
  • Lekner, J. Invariants of three types of generalized Bessel beams/J. Lekner//Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. -2004. -Vol. 6, Issue 9. -P. 837-843. - DOI: 10.1088/1464-4258/6/9/004
  • 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, Issue 18. -P. 16760-16771. - DOI: 10.1364/OE.19.016760
  • He, H. Direct observation of transfer of angular momentum to absorptive particles from a laser beam with a phase singularity/H. He, M.E.J. Friese, N.R. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop//Physical Review Letters. -1995. -Vol. 75, Issue 5. -P. 826-829. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.75.826
  • He, H. Optical particle trapping with higher-order doughnut beams produced using high efficiency computer generated holograms/H. He, N.R. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop//Journal of Modern Optics. -1995. -Vol. 42, Issue 1. -P. 217-223. - DOI: 10.1080/09500349514550171
  • Friese, M.E.J. Optical angular-momentum transfer to trapped absorbing particles/M.E.J. Friese, J. Enger, H. Rubinsztein-Dunlop, N.R. Heckenberg//Physical Review A. -1996. -Vol. 54, Issue 2. -P. 1593-1596. - DOI: 10.1103/PhysRevA.54.1593
  • Simpson, N.B. Mechanical equivalence of spin and orbital angular momentum of light: an optical spanner/N.B. Simpson, K. Dholakia, L. Allen, M.J. Padgett//Optics Letters. -1997. -Vol. 22, Issue 1. -P. 52-54. - DOI: 10.1364/OL.22.000052
  • Allen, L. The Poynting vector in Laguerre-Gaussian beams and the interpretation of their angular momentum density/L. Allen, M.J. Padgett//Optics Communications. -2000. -Vol. 184, Issues 1-4. -P. 67-71. - DOI: 10.1016/S0030-4018(00)00960-3
  • O’Neil, A.T. Three-dimensional optical confinement of micron-sized metal particles and the decoupling of the spin and orbital angular momentum within an optical spanner/A.T. O’Neil, M.J. Padgett//Optics Communications. -2000. -Vol. 185, Issues 1-3. -P. 139-143. - DOI: 10.1016/S0030-4018(00)00989-5
  • Сойфер, В.А. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порожденные дифракционной оптикой/В.А. Сойфер, В.В. Котляр, С.Н. Хонина//Физика элементарных частиц и атомного ядра. -2004. -Т. 35, № 6. -С. 1368-1432.
  • Skidanov, R.V. Micromanipulation in higher-order Bessel beams/R.V. Skidanov, V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, A.V. Volkov, V.A. Soifer//Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). -2007. -Vol. 16, Issue 2. -P. 91-98. - DOI: 10.3103/S1060992X07020051
  • Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes/L. Allen, M.W. Beijersbergen, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman//Physical Review A. -1992. -Vol. 45, Issue 11. -P. 8185-8189. - DOI: 10.1103/PhysRevA.45.8185
  • Van Enk, S.J. Spin and orbital angular-momentum of photons/S.J. van Enk, G. Nienhuis//Europhysics Letters. -1994. -Vol. 25, Issue 7. -P. 497-501. - DOI: 10.1209/0295-5075/25/7/004
  • Soskin, M.S. Topological charge and angular momentum of light beams carrying optical vortices/M.S. Soskin, V.N. Gorshkov, M.V. Vasnetsov, J.T. Malos, N.R. Heckenberg//Physical Review A. -1997. -Vol. 56, Issue 5. -P. 4064-4075. - DOI: 10.1103/PhysRevA.56.4064
  • Khonina, S.N. Measuring the light field orbital angular momentum using DOE/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, P. Paakkonen, J. Turunen//Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). -2001. -Vol. 10, Issue 4. -P. 241-255.
  • Котляр, В.В. Измерение орбитального углового момента светового поля с помощью дифракционного оптического элемента/В.В. Котляр, С.Н. Хонина, В.А. Сойфер, Я. Ванг//Автометрия. -2002. -Т. 38, № 3. -С. 33-44.
  • Leach, J. Measuring the orbital angular momentum of a single photon/M.J. Padgett, S.M. Barnett, S. Franke-Arnold, J. Courtial//Physical Review Letters. -2002. -Vol. 88, Issue 25. -257901 (4 p). - DOI: 10.1103/PhysRevLett.88.257901
  • Khonina, S.N. Generation and selection of laser beams represented by a superposition of two angular harmonics/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Turunen//Journal of Modern Optics. -2004. -Vol. 51, Issue 5. -P. 761-773. - DOI: 10.1080/09500340408235551
  • Leach, J. Direct measurement of the skew angle of the Poynting vector in a helically phased beam/J. Leach, S. Keen, M.J. Padgett, C. Saunter, G.D. Love//Optics Express. -2006. -Vol. 14, Issue 25. -P. 11919-11924. - DOI: 10.1364/OE.14.011919
  • Franke-Arnold, S. Advances in optical angular momentum/S. Franke-Arnold, L. Allen, M.J. Padgett//Laser & Photonics Reviews. -2008. -Vol. 2, Issue 4. -P. 299-313. - DOI: 10.1002/lpor.200810007
  • Yao, A.M. Optical angular momentum: origins, behavior, and applications/A.M. Yao, M.J. Padgett//Advances in Optics and Photonics. -2011. -Vol. 3, Issue 2. -P. 161-204. - DOI: 10.1364/AOP.3.000161
  • Князев, Б.А. Пучки фотонов с ненулевой проекцией орбитального момента импульса: новые результаты/Б.А. Князев, В.Г. Сербо//Успехи физических наук. -2018. -Т. 188, № 5. -С. 508-539.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp