(43-6) 22 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Плотность спинового углового момента в остром фокусе светового поля с фазовой и поляризационной сингулярностями

А.А. Ковалёв1,2, В.В. Котляр1,2, Д.С. Калинкина22

1 ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151,
2 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

 PDF, 814 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1098-1102

Страницы: 1098-1102.

Аннотация:
Для светового поля, в центре которого имеются одновременно фазовая и поляризационная сингулярности, получены выражения для распределения плотности спинового углового момента в окрестности острого фокуса апланатической системы. Полученные выражения включают радиальную, азимутальную и продольную составляющие спинового углового момента. В качестве частных случаев рассмотрена фокусировка оптических вихрей с радиальной, азимутальной и седловой поляризацией. На примере узкого кольцевого пучка показано, что в фокальной плоскости имеются области, где отсутствует продольная составляющая спинового углового момента (как у фотонного колеса) или она на порядок меньше поперечной составляющей.

Ключевые слова:
спиновый угловой момент, острая фокусировка, фазовая сингулярность, поляризационная сингулярность, фотонное колесо, продольная магнетизация.

Цитирование:
Ковалёв, А.А. Плотность спинового углового момента в остром фокусе светового поля с фазовой и поляризационной сингулярностями / А.А. Ковалёв, В.В. Котляр, Д.С. Калинкина // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 6. – С. 1098-1102. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1098-1102.

Благодарности:
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 17-19-01186) в частях «Численный расчёт плотности СУМ узкого кольцевого пучка с поляризационными сингулярностями в окрестности острого фокуса» и «Плотность СУМ в остром фокусе оптического вихря с радиальной поляризацией», Российского фонда фундаментальных исследований (грант 18-07-01129) в части «Общие выражения для плотности СУМ в остром фокусе светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностью» и грант 18-07-01380 в части «Плотность СУМ в остром фокусе оптического вихря с азимутальной поляризацией», а также Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (соглашение № 007-ГЗ/Ч3363/26) в части «Плотность СУМ в остром фокусе оптического вихря с седловой поляризацией».

Литература:
  1. Aiello, A. From transverse angular momentum to photonic wheels / A. Aiello, P. Banzer, M. Neugebauer, G. Leuchs // Nature Photonics. – 2015. – Vol. 9. – P. 789-795. – DOI: 10.1038/nphoton.2015.203.
  2. Jiang, Y. Generation of sub-diffraction-limited pure longitudinal magnetization by the inverse Faraday effect by tightly focusing an azimuthally polarized vortex beam / Y. Jiang, X. Li, M. Gu // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38. – P. 2957-2960. – DOI: 10.1364/OL.38.002957.
  3. Bliokh, K.Y. Extraordinary momentum and spin in evanescent waves / K.Y. Bliokh, A.Ya. Bekshaev, F. Nori // Nature Communications. – 2014. – Vol. 5. – 3300. – DOI: 10.1038/ncomms4300.
  4. Picardi, M.F. Angular momenta, helicity, and other properties of dielectric-fiber and metallic-wire modes / M.F. Picardi, K.Y. Bliokh, F.J. Rodríguez-Fortuño, F. Al­peggiani, F. Nori // Optica. – 2018. – Vol. 5. – P. 1016-1026. – DOI: 10.1364/OPTICA.5.001016.
  5. Neugebauer, M. Measuring the transverse spin density of light / M. Neugebauer, T. Bauer, A. Aiello, P. Banzer // Physical Review Letters. – 2015. – Vol. 114. – 063901. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.063901.
  6. Bekshaev, A.Ya. Subwavelength particles in an inhomogeneous light field: optical forces associated with the spin and orbital energy flows / A.Ya. Bekshaev // Journal of Optics. – 2013. – Vol. 15, Issue 4. – 044004. – DOI: 10.1088/2040-8978/15/4/044004.
  7. Shi, P. Structured spin angular momentum in highly focused cylindrical vector vortex beams for optical manipulation / P. Shi, L. Du, X. Yuan // Optics Express. – 2018. – Vol. 26. – P. 23449-23459. – DOI: 10.1364/OE.26.023449.
  8. Nieminen, T.A. Angular momentum of a strongly focused Gaussian beam / T.A. Nieminen, A.B. Stilgoe, N.R. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2008. – Vol. 10, Issue 11. – 115005. – DOI: 10.1088/1464-4258/10/11/115005.
  9. Cui, Z. Dynamical characteristics of tightly focused vortex beams with different states of polarization / Z. Cui, J. Sun, N.M. Litchinitser, Y. Han // Journal of Optics. – 2019. – Vol. 21, Issue 1. – 015401. – DOI: 10.1088/2040-8986/aaed91.
  10. Котляр, В.В. Острая фокусировка светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностью произвольного порядка / В.В. Котляр, С.С. Стафеев, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика – 2019. – Т. 43, № 3. – С. 337-346. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-337-346.
  11. Richards, B. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic systems / B. Richards, E. Wolf // Proceedings of the Royal Society of London, Ser. A. – 1959. – Vol. 253. – P. 358-379. – DOI: 10.1098/rspa.1959.0200.
  12. Chen, B. Tight focusing of elliptically polarized vortex beams / B. Chen, J. Pu // Applied Optics. – 2009. – Vol. 48. – P. 1288-1294. – DOI: 10.1364/AO.48.001288.
  13. Fu, S. Generating polarization vortices by using helical beams and a Twyman Green interferometer / S. Fu, C. Gao, Y. Shi, K. Dai, L. Zhong, S. Zhang // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40. – P. 1775-1778. – DOI: 10.1364/OL.40.001775.
  14. Dennis, M.R. Topological singularities in wave fields / M.R. Dennis. – PhD thesis. – Bristol: 2001.

© 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