Спиновый угловой момент в остром фокусе цилиндрического векторного пучка с оптическим вихрем
Автор: Котляр В.В., Стафеев С.С., Телегин А.М.
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 6 т.47, 2023 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена острая фокусировка светового поля с двойной (фазовой и поляризационной) сингулярностью. С помощью метода Ричардса-Вольфа получено точное аналитическое выражение для продольной проекции вектора спинового углового момента в фокусе. Из этого выражения следует, что в фокусе формируются 4( n - 1) субволновые области, n - порядок цилиндрического векторного пучка, центры которых лежат на окружности определенного радиуса с центром на оптической оси. Причем в соседних областях знак спинового углового момента разный. Это означает, что в соседних областях в фокусе свет имеет левую и правую эллиптические поляризации (спиновый эффект Холла). В центре фокуса вблизи оптической оси имеет место правая эллиптическая поляризация ( m > 0) или левая эллиптическая поляризация, если m 0 против часовой стрелки, а при m
Спиновый угловой момент, острая фокусировка, цилиндрический векторный пучок, оптический вихрь
Короткий адрес: https://sciup.org/140303254
IDR: 140303254 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1347
Список литературы Спиновый угловой момент в остром фокусе цилиндрического векторного пучка с оптическим вихрем
- Poynting JH. The wave motion of a revolving shaft, and a suggestion as to the angular momentum in a beam of circularly polarised light. Proc R Soc London 1909; 82(557): 560-567.
- Cameron RP, Barnett SM, Yao AM. Optical helicity, optical spin and related quantities in electromagnetic theory. New J Phys 2012; 14(5): 053050.
- Milione G, Sztul HI, Nolan DA, Alfano RR. Higherorder Poincaré sphere, Stokes parameters, and the angular momentum of light. Phys Rev Lett 2011; 107(5): 053601.
- He L, Li H, Li M. Optomechanical measurement of photon spin angular momentum and optical torque in integrated photonic devices. Sci Adv 2016; 2(9): e1600485.
- Abujetas DR, Sánchez-Gil JA. Spin angular momentum of guided light induced by transverse confinement and intrinsic helicity. ACS Photonics 2020; 7(2): 534-545.
- Neugebauer M, Bauer T, Aiello A, Banzer P. Measuring the transverse spin density of light. Phys Rev Lett 2015; 114(6): 063901.
- Bokor N, Iketaki Y, Watanabe T, Fujii M. Investigation of polarization effects for high-numerical-aperture firstorder Laguerre-Gaussian beams by 2D scanning with a single fluorescent microbead. Opt Express 2005; 13(26): 10440-10447.
- Bliokh KY, Ostrovskaya EA, Alonso MA, Rodríguez-Herrera OG, Lara D, Dainty C. Spin-to-orbital angular momentum conversion in focusing, scattering, and imaging systems. Opt Express 2011; 19(27): 26132-26149.
- Bliokh KY, Rodríguez-Fortuño FJ, Nori F, Zayats A V. Spin-orbit interactions of light. Nat Photonics 2015; 9(12): 796-808.
- Aiello A, Banzer P, Neugebauer M, Leuchs G. From transverse angular momentum to photonic wheels. Nat Photonics 2015; 9(12): 789-795.
- Bauer T, Neugebauer M, Leuchs G, Banzer P. Optical polarization Möbius strips and points of purely transverse spin density. Phys Rev Lett 2016; 117(1): 013601.
- Zhu W, Shvedov V, She W, Krolikowski W. Transverse spin angular momentum of tightly focused full Poincare beams. Opt Express 2015; 23(26): 34029.
- Bliokh KY, Bekshaev AY, Nori F. Dual electromag-netism: helicity, spin, momentum and angular momentum. New J Phys 2013; 15(3): 033026.
- Chen R, Chew K, Dai C, Zhou G. Optical spin-to-orbital angular momentum conversion in the near field of a highly nonparaxial optical field with hybrid states of polarization. Phys Rev A 2017; 96(5): 053862.
- Hu K, Chen Z, Pu J. Tight focusing properties of hy-bridly polarized vector beams. J Opt Soc Am A 2012; 29(6): 1099-1104.
- Meng P, Man Z, Konijnenberg AP, Urbach HP. Angular momentum properties of hybrid cylindrical vector vortex beams in tightly focused optical systems. Opt Express 2019; 27(24): 35336-35348.
- Li M, Yan S, Yao B, Liang Y, Zhang P. Spinning and orbiting motion of particles in vortex beams with circular or radial polarizations. Opt Express 2016; 24(18): 20604.
- Li M, Yan S, Liang Y, Zhang P, Yao B. Spinning of particles in optical double-vortex beams. J Opt 2018; 20(2): 025401.
- Kotlyar VV, Stafeev SS, Kovalev AA. Reverse and toroidal flux of light fields with both phase and polarization higher-order singularities in the sharp focus area. Opt Express 2019; 27(12): 16689-16702. DOI: 10.1364/OE.27.016689.
- Volyar AV, Shvedov VG, Fadeeva TA. The structure of a nonparaxial Gaussian beam near the focus: II. Optical vortices. Opt Spectrosc 2001; 90(1): 93-100.
- Bekshaev AY. A simple analytical model of the angular momentum transformation in strongly focused light beams. Cent Eur J Phys 2010; 8(6): 947-960.
- Richards B, Wolf E. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system. Proc R Soc A Math Phys Eng Sci 1959; 253(1274): 358-379.
- Barnett SM, Allen L. Orbital angular momentum and nonparaxial light beams. Opt Commun 1994; 110(5-6): 670-678.
- Kotlyar VV, Kovalev AA, Kozlova ES, Telegin AM. Hall effect at the focus of an optical vortex with linear polarization. Micromachines 2023; 14(4): 788. DOI: 10.3390/mi14040788.
- Han L, Liu S, Li P, Zhang Y, Cheng H, Zhao J. Catalystlike effect of orbital angular momentum on the conversion of transverse to three-dimensional spin states within tightly focused radially polarized beams. Phys Rev A 2018; 97(5): 053802.
- Kovalev AA, Kotlyar VV. Spin Hall effect of doubleindex cylindrical vector beams in a tight focus. Micromachines 2023; 14(2): 494.
- 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.
- Humblet J. Sur le moment d'impulsion d'une onde électromagnétique. Physica 1943; 10(7): 585-603.
