Спиновый угловой момент и спектр угловых гармоник двухпорядковых поляризационных вихрей в остром фокусе
Автор: Ковалв А.А., Котляр В.В.
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 4 т.47, 2023 года.
Бесплатный доступ
Исследован спиновой угловой момент двухпорядковых цилиндрических векторных пучков в остром фокусе. Такие пучки являются обобщением стандартных цилиндрических векторных пучков, поскольку у разных поперечных компонент поля порядок поляризации тоже разный. На основе теории Ричардса-Вольфа получено выражение для распределения плотности продольной составляющей спинового углового момента. Показано, что если порядки поляризации имеют разную чётность, то в остром фокусе возникает спиновый эффект Холла, то есть формируются чередующиеся области с положительным и отрицательным спиновым угловым моментом, хотя начальное поле имело линейную поляризацию. Исследован спектр угловых гармоник всех компонентов сфокусированного светового поля, и определены преобладающие угловые гармоники. Пренебрегая несущественными гармониками, определена форма распределения продольной составляющей плотности спинового углового момента и показана возможность формирования фокального распределения, в котором области с положительным и отрицательным спиновым угловым моментом находятся на кольце в виде чередующихся пар или разделены по разным полуокружностям.
Цилиндрический векторный пучок, двухпорядковый цилиндрический векторный пучок, острый фокус, теория ричардса-вольфа, спиновый угловой момент, оптический спиновой эффект холла, спектр угловых гармоник
Короткий адрес: https://sciup.org/140301829
IDR: 140301829 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1282
Список литературы Спиновый угловой момент и спектр угловых гармоник двухпорядковых поляризационных вихрей в остром фокусе
- Friese MEJ, Rubinsztein-Dunlop H, Gold J, Hagberg P, Hanstorp D. Optically driven micromachine elements. Appl Phys Lett 2001; 78: 547-549. DOI: 10.1063/1.1339995.
- Shen Y, Weitz DA, Forde NR, Shayegan M. Line optical tweezers as controllable micromachines: techniques and emerging trends. Soft Matter 2022; 18: 5359-5565. DOI: 10.1039/D2SM00259K.
- Liu J, Li Z. Controlled mechanical motions of microparti-cles in optical tweezers. Micromachines 2018; 9: 232. DOI: 10.3390/mi9050232.
- Dickey FM. Laser beam shaping: Theory and techniques. 2nd ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, Taylor & Francis Group; 2014.
- Zeitner UD, Aagedal H, Wyrowski F. Comparison of resonator-originated and external beam shaping. Appl Opt 1999; 38: 980-986. DOI: 10.1364/A0.38.000980.
- Abramochkin EG, Volostnikov VG. Modern optics of Gaussian beams [In Russian]. Moscow: "Fizmatlit" Publisher; 2010. ISBN: 978-5-9221-1216-1.
- Soifer VA, ed. Methods for computer design of diffractive optical elements. New York: John Willey & Sons Inc; 2002. ISBN: 978-0-471-09533-0.
- Angelsky OV, Bekshaev AYa, Maksimyak PP, Maksimyak AP, Hanson SG, Zenkova CYu. Orbital rotation without orbital angular momentum: mechanical action of the spin part of the internal energy flow in light beams. Opt Express 2012; 20: 3563-3571. DOI: 10.1364/OE.20.003563.
- Zhang J, Yu J, Chi N. Transmission and full-band coherent detection of polarization-multiplexed all-optical Nyquist signals generated by Sinc-shaped Nyquist pulses. Sci Rep 2015; 5: 13649. DOI: 10.1038/srep13649.
- Stafeev SS, Nalimov AG, Kovalev AA, Zaitsev VD, Ko-tlyar VV. Circular polarization near the tight focus of linearly polarized light. Photonics 2022; 9(3): 196. DOI: 10.3390/photonics9030196.
- Kotlyar VV, Stafeev SS, Kovalev AA, Zaitsev VD. Spin Hall effect before and after the focus of a high-order cylindrical vector beam. Appl Sci 2022; 12(23): 12218. DOI: 10.3390/app122312218.
- Khonina SN, Ustinov AV, Porfirev AP. Vector Lissajous laser beams. Opt Lett 2020; 45(15): 4112-4115. DOI: 10.1364/OL.398209.
- Freund I. Polarization singularity indices in Gaussian laser beams. Opt Commun 2002; 201: 251-270. DOI: 10.1016/S0030-4018(01)01725-4.
- Kessler DA, Freund I. Lissajous singularities. Opt Lett 2003; 28: 111-113. DOI: 10.1364/OL.28.000111.
- Kotlyar VV, Kovalev AA, Stafeev SS, Nalimov AG, Ra-souli S. Tightly focusing vector beams containing V-point polarization singularities. Opt Laser Technol 2022; 145: 107479. DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107479.
- Richards B, Wolf E. Electromagnetic diffraction in optical systems, II. Structure of the image field in an aplanatic system. Proc R Soc Lond A 1959; 253: 358-379. DOI: 10.1098/rspa.1959.0200.
- Kotlyar VV, Kovalev AA, Nalimov AG. Energy density and energy flux in the focus of an optical vortex: reverse flux of light energy. Opt Lett 2018; 43(12): 2921-2924. DOI: 10.1364/OL.43.002921.
- Barnett SM, Allen L. Orbital angular momentum and non-paraxial light beams. Opt Commun 1994; 110: 670-678. DOI: 10.1016/0030-4018(94)90269-0.
- Dennis MR. Topological singularities in wave fields. PhD thesis. Bristol: University of Bristol; 2001.
- Ponce de Leon J. Revisiting the orthogonality of Bessel functions of the first kind on an infinite interval. Eur J Phys 2015; 36: 015016. DOI: 10.1088/0143-0807/36/1/015016.
