(45-1) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Преобразование линейной поляризации в круговую при острой фокусировке оптического вихря
А.Г. Налимов 1,2, С.С. Стафеев 1,2

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, 1205 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-778

Страницы: 13-18.

Аннотация:
В статье показано, что при острой фокусировке оптического вихря с топологическим зарядом 2 и линейной поляризацией в плоскости фокуса вблизи оптической оси не только формируется обратный поток энергии (осевая проекция вектора Пойнтинга отрицательная), но и возникает правая круговая поляризация. Причем из-за спин-орбитальной конверсии вектор поляризации на оптической оси вращается в ту же сторону (против часовой стрелки), в которую вращается вокруг оптической оси поперечный поток энергии. Если поместить в фокус поглощающую сферическую микрочастицу с центром на оптической оси, то она должна вращаться вокруг оси и вокруг своего центра масс против часовой стрелки. Моделирование подтверждает теоретические предсказания.

Ключевые слова:
преобразование поляризации, момент силы, оптический пинцет, тензор напряжений Максвелла.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 18-29-20003) в части «Поток энергии и СУМ в фокусе», Российского научного фонда (грант 18-19-00595) в части «Моделирование», а также Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в частях «Введение» и «Заключение».

Цитирование:
Налимов, А.Г. Преобразование линейной поляризации в круговую при острой фокусировке оптического вихря / А.Г. Налимов, С.С. Стафеев // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 1. – С. 13-18. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-778.

Citation:
Nalimov AG, Stafeev SS. Linear to circular polarization conversion in the sharp focus of an optical vortex. Computer Optics 2021; 45(1): 13-18. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-778.

Литература:
  1. Schwartz, C. Conversation of angular momentum of light in single scattering / C. Schwartz, A. Dogariu // Optics Express. – 2006. – Vol. 14. – P. 8425-8433.
  2. Nieminen, T.A. Angular momentum of a strongly focused Gaussian beam / T.A. Nieminen, A.B. Stilgoe, N.R. Heckenberg, N. Rubinsztein-Dunlop // Journal of Optics A. – 2008. – Vol. 10. – 115005.
  3. Haefner, D. Spin Hall effect of light in spherical geometry / D. Haefner, S. Sukhov, A. Dogariu // Physical Review Letters. – 2009. – Vol. 102. – 123903.
  4. Rodriguez-Herrera, O.S. Optical nanoprobing via spin-orbit interaction of light / O.S. Rodriguez-Herrera, D. Lara, K.Y. Bliokh, E.A. Ostrovskaya, C. Dainty // Physical Review Letters. – 2010. – Vol. 104. – 253601.
  5. Bekshaev, A. Internal flows and energy circulation in light beams / A. Bekshaev, K.Y. Bliokh, M. Soskin // Journal of Optics. – 2011. – Vol. 13. – 053001.
  6. Koltyar, V.V. Exploiting the circular polarization of light to obtain a spiral energy flow at the subwavelength focus / V.V. Koltyar, A.G. Nalimov, S.S. Stafeev // Journal of the Optical Society of America B. – 2019. – Vol. 36. – P. 2850-2855.
  7. Volyar, A.V. Structure of a nonparaxial Gaussian beam near the focus. III. Stability, eigenmodes and vortices / A.V. Volyar, V.G. Shvedov, T.A. Fadeeva // Optics and Spectroscopy. – 2001. – Vol. 91. – P. 235-245.
  8. Torok, P. Electromagnetic diffraction of light focused through a planar interface between materials of mismatched refractive indices: structure of the electromagnetic field / P. Torok, P. Varga, G.R. Booker // Journal of the Optical Society of America A. – 1995. – Vol. 12. – P. 2136-2144.
  9. Bomzon, Z. Space-variant geometrical phases in focused cylindrical light beams / Z. Bomzon, M. Gu // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32. – P. 3017-3019.
  10. Bliokh, K.Y. Spin-to-orbital angular momentum conversion in focusing, scattering, and imaging systems / K.Y. Bliokh, E.A. Ostrovskaya, M.A. Alonso, O.G. Rodriguez-Herrera, D. Lara, C. Dainty // Optics Express. – 2011. – Vol. 19. – P. 26132-26149.
  11. Roy, B. Controlled transportation of mesoscopic particles by enhanced spin-orbit interaction of light in an optical trap / B. Roy, N. Ghosh, S.D. Gupta, P.K. Panigrahi, S. Roy, A. Banerjee // Physical Review A. – 2013. – Vol. 87. – 043823.
  12. Roy, B. Manifestations of geometric phase and enhanced spin Hall shifts in an optical trap / B. Roy, N. Ghosh, A. Banerjee, S.D. Gupta, S. Roy // New Journal of Physics. – 2014. – Vol. 16. – 083037.
  13. Ignatovsky, V.S. Diffraction by a lens having arbitrary opening / V.S. Ignatovsky // Transactions of the Optical Institute in Petrograd. – 1919. – Vol. 1. – IV.
  14. Richards, B. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system / B. Richards, E. Wolf // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. – 1959. – Vol. 253. – P. 358-379.
  15. Kotlyar, V.V. Energy density and energy flux in the focus of an optical vortex: reverse flux of light energy / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.G. Nalimov // Optics Letters. – 2018. – Vol. 43, Issue 12. – P. 2921-2924. – DOI: 10.1364/OL.43.002921.
  16. Kotlyar, V.V. Energy backflow in the focus of a light beam with phase or polarization singularity / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.G. Nalimov // Physical Review A. – 2019. – Vol. 99, Issue 3. – 033840. – DOI: 10.1103/PhysRevA.99.033840.
  17. Salem, M.A. Energy flow characteristics of vector X-waves / M.A. Salem, H. Bagei // Optics Express. – 2011. – Vol. 19. – P. 8526-8532.
  18. Vaveliuk, P. Negative propagation effect in nonparaxial Airy beams / P. Vaveliuk, O. Martinez-Matos // Optics Express. – 2012. – Vol. 20. – P. 26913-26921.
  19. Rondon-Ojeda, I. Properties of the Poynting vector for invariant beams: negative propagation in Weber beams / I. Rondon-Ojeda, F. Soto-Eguibar // Wave Motion. – 2018. – Vol. 78. – P. 176-184.
  20. Novitsky, A.V. Negative propagation of vector Bessel beams / A.V. Novitsky, D.V. Novitsky // Journal of the Optical Society of America A. – 2007. – Vol. 24, Issue 9. – P. 2844-2849.
  21. Mitri, F.G. Reverse propagation and negative angular momentum density flux of an optical nondiffracting nonparaxial fractional Bessel ortex beam of progressive waves / F.G. Mitri // Journal of the Optical Society of America A. – 2016. – Vol. 33. – P. 1661-1667.
  22. Chang, S. Optical torque exerted on a homogeneous sphere levitated in the circularly polarized fundamental-mode laser beam / S. Chang, S.S. Lee // Journal of the Optical Society of America B. – 1985. – Vol. 2. – P. 1853-1860.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20