Сравнение разных подходов к формированию «идеального» оптического вихря
Ковалёв А.А., Котляр В.В., Порфирьев А.П.

 

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Аннотация:
Получены точные аналитические выражения, описывающие комплексную амплитуду идеального оптического вихря, сформированного тремя разными оптическими элементами: амплитудно-фазовым с пропусканием, пропорциональным функции Бесселя, оптимальным фазовым с пропусканием, равным знаковой функции от функции Бесселя, и вихревым аксиконом. Показано, что интенсивность света на кольце больше для оптимального фазового элемента. Ширина светового кольца, сформированного вихревым аксиконом, примерно в два раза больше, чем ширина двух других колец. Таким образом, оптимальный элемент является наилучшим кандидатом для формирования идеального оптического вихря. Результаты моделирования подтверждают теоретические выводы, а результаты эксперимента согласуются с теорией и результатами моделирования.

Ключевые слова :
идеальный оптический вихрь, топологический заряд, радиус и ширина светового кольца, мода Бесселя, аксикон.

Цитирование:
Котляр, В.В. Сравнение разных подходов к формированию «идеального» оптического вихря / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.П. Порфирьев // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 3. – С. 312-321. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-3-312-321.

Литература:

  1. Ostrovsky, A.S. Generation of the “perfect” optical vortex using a liquid-crystal spatial light modulator / A.S. Os­trovsky, C. Rickenstorff-Parrao, V. Arrizon // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38(4). – P. 534-536.
  2. Chen, M. Dynamics of microparticles trapped in a perfect vortex beam / M. Chen, M. Mazilu, Y. Arita, E.M. Wright, K. Dholakia // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38(22). – P. 4919-4922.
  3. Vaity, P. Perfect vortex beam: Fourier transformation of a Bessel beam / P. Vaity, L. Rusch // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40. – P. 597-600.
  4. Jabir, M.V. Generation of “perfect” vortex of variable size and its effect in angular spectrum of the down-converted photons / M.V. Jabir, N. Apurv Chaitanya, A. Aadhi, G.K. Samanta // Scientific Reports. – 2016. – Vol. 6. –21877.
  5. García-García, J. Simple technique for generating the perfect optical vortex / J. García-García, C. Rickenstorff-Par­rao, R. Ramos-García, V. Arrizón, A. Ostrovsky // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39(18). – P. 5305-5308.
  6. Fedotowsky, A. Optimal filter design for annular imaging / A. Fedotowsky, K. Lehovec // Applied Optics. – 1974. – Vol. 13(12). – P. 2919-2923.
  7. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1968. – 720 с.
  8. Прудников, А.П. Интегралы и ряды. Специальные функции / А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Мари­чев. – М.: Наука, 1983. – 750 с.
  9. Kotlyar, V.V. Diffraction of a plane, finite-radius wave by a spiral phase plate / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, A.A. Kovalev, V.A. Soifer, H. Elfstrom, J. Turunen // Optics Letters. – 2006. – Vol. 31(11). – P. 1597-1599.
  10. Kotlyar, V.V. Diffraction of a finite-radius plane wave and a Gaussian beam by a helical axicon and a spiral phase plate / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, R.V. Skidanov, O.Yu. Moi­seev, V.A. Soifer // Journal of the Optical Society of America A. – 2007. – Vol. 24(7). – P. 1955-1964.
  11. Kotlyar, V.V. Sidelobe contrast reduction for optical vortex beams using a helical axicon / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer, C.S. Tuvey, J.A. Davis // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32(8). – P. 921-923.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20