Дробный орбитальный угловой момент Гауссова пучка с внедренным внеосевым оптическим вихрем
Котляр В.В., Ковалёв А.А., Порфирьев А.П., Абрамочкин Е.Г.

 

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия,
Самарский филиал федерального государственного бюджетного учреждения науки Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук (СФ ФИАН), Самара, Россия

Аннотация:
Теоретически и экспериментально изучены асимметричные Гауссовы оптические вихри, которые формируются при дифракции Гауссова пучка на смещенной с оптической оси спиральной фазовой пластинке или амплитудной голограмме «с вилочкой». Показано, что в зависимости от величины смещения лазерный пучок имеет вид полумесяца, который при распространении вращается. Получено аналитическое выражение для орбитального углового момента такого пучка, который оказывается дробным. С увеличением смещения момент убывает квадратично. Результаты эксперимента качественно согласуются с теорией и численным моделированием.

Ключевые слова:
дробный орбитальный угловой момент, Гауссов пучок, оптический вихрь, спиральная фазовая пластинка.

Цитирование:
Котляр, В.В. Дробный орбитальный угловой момент Гауссова пучка с внедренным внеосевым оптическим вихрем / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.П. Порфирьев, Е.Г. Абрамочкин // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 1. – С. 22-29. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-1-22-29.

Литература:

  1. Mair, A. Entanglement of the orbital angular momentum states of photons / A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, A. Zeilinger // Nature. – 2001. – Vol. 412. – P. 313-316. – DOI: 10.1038/35085529.
  2. Vaziri, A. Superpositions of the orbital angular momentum for applications in quantum experiments / A. Vaziri, G. Weihs, A. Zeilinger // Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics. – 2002. – Vol. 4(2). – P. S47-S51.
  3. Chen, Q.-F. Entanglement of the orbital angular momentum states of the photon pairs generated in a hot atomic ensemble / Q.-F. Chen, B.-S. Shi, Y.-S. Zhang, G.-G. Guo // Physical Review A. – 2008. – Vol. 78. – 053810. – DOI: 10.1103/PhysRevA.78.053810.
  4. Janicijevic, L. Gaussian laser beam transformation into an optical vortex beam by helical lens / L. Janicijevic, S. Topuzoski // Journal of Modern Optics. – 2016. – Vol. 63(2). – P. 164-176. – DOI: 10.1080/09500340.2015.1085106.
  5. Ricci, F. Instability of higher-order optical vortices analyzed with a multi-pinhole interferometer / F. Ricci, W. Löffler, M.P. van Exter // Optics Express. – 2012. – Vol. 20(20). – P. 22961-22975. – DOI: 10.1364/OE.20.022961.
  6. Kumar, A. Crafting the core asymmetry to lift the degeneracy of optical vortices / A. Kumar, P. Vaity, R.P. Singh // Optics Express. – 2011. – Vol. 19(7). – P. 6182-6190. – DOI: 10.1364/OE.19.006182.
  7. Dennis, M.R. Rows of optical vortices from elliptically perturbing a high-order beam / M.R. Dennis // Optics Letters. – 2006. – Vol. 31(9). – P. 1325-1327. – DOI: 10.1364/OL.31.001325.
  8. Kotlyar, V.V. Elliptic Laguerre-Gaussian beams / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, A.A. Almazov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Turu­nen // Journal of the Optical Society of America A. – 2006. – Vol. 23(1). – P. 43-56. – DOI: 10.1364/JOSAA.23.000043.
  9. Li, Z. Generation of high-order optical vortices with asymmetrical pinhole plates under plane wave illumination / Z. Li, M. Zhang, G. Liang, X. Li, X. Chen, C. Cheng // Optics Express. – 2013. – Vol. 21(13). – P. 15755-15764. – DOI: 10.1364/OE.21.015755.
  10. Kotlyar, V.V. Asymmetric Bessel modes / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39(8). – P. 2395-2398. – DOI: 10.1364/OL.39.002395.
  11. Kovalev, A.A. Asymmetric Laguerre-Gaussian beams / A.A. Kovalev, V.V. Kotlyar, A.P. Porfirev // Physical Review A. – 2016. – Vol. 93(6). – 063858. – DOI: 10.1103/Phys­RevA.93.063858.
  12. Kotlyar, V.V. Vortex Hermite-Gaussian laser beams / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40(5). – P. 701-704. – DOI: 10.1364/OL.40.000701.
  13. Баженов, В.Ю. Лазерные пучки с винтовыми дислокациями волнового фронта / В.Ю. Баженов, М.В. Васне­цов, М.С. Соскин // Письма в ЖЭТФ. – 1990. – Т. 52, Вып. 8. – С. 1037-1039.
  14. Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes / L. Allen, M.W. Beijersberger, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman // Physical Review A. – 1992. – Vol. 45(11). – P. 8185-8189. – DOI: 10.1103/PhysRevA.45.8185.
  15. Kotlyar, V.V. Hermite-Gaussian modal laser beams with orbital angular momentum / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev // Journal of the Optical Society of America A. – 2014. – Vol. 31(2). – P. 274-282. – DOI: 10.1364/JOSA­A.31.000274.
  16. Прудников, А.П. Интегралы и ряды. Специальные функции / А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Мари­чев. – М.: Наука, 1983. – 750 с.
  17. Kotlyar, V.V. Generation of phase singularity through diffracting a plane or Gaussian beam by a spiral phase plate / V.V. Kotlyar, A.A. Almazov, S.N. Khonina, V.A. Soifer, H. Elfstrom, J. Turunen // Journal of the Optical Society of America A. – 2005. – Vol. 22(5). – P. 849-861. – DOI: 10.1364/JOSAA.22.000849.
© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20