(45-5) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Оптические фазовые сингулярности и сверхсветовое движение в неограниченном пространстве
В.В. Котляр 1,2, А.А. Ковалёв 1,2, А.Г. Налимов 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, 1168 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-879

Страницы: 654-660.

Аннотация:
В этой работе мы обобщили замечательный результат, полученный Соскиным с соавторами в Physical Review A 56, 4064 (1997). Мы показали, что у осевой суперпозиции двух пучков Лагерра–Гаусса с номерами (0, n) и (0, m) и разными радиусами перетяжек топологический заряд до плоскости, на которой радиусы перетяжки становятся одинаковыми, равен m, если радиус перетяжки пучка с номером (0, m) больше, а после этой плоскости топологический заряд всей суперпозиции равен n. Так получается потому, что у суперпозиции в начальной плоскости имеется оптический вихрь на оптической оси с топологическим зарядом m и еще на окружностях разных радиусов имеются (n–m) вихрей с топологическими зарядами +1 и столько же вихрей с топологическими зарядами –1. При приближении пучка к указанной плоскости вихри с топологическим зарядом –1 со скоростью больше скорости света «уходят» на бесконечность, и топологический заряд пучка становится равен n. Если, наоборот, радиус перетяжки пучка с номером (0, m) меньше, то топологический заряд пучка от начальной плоскости до плоскости, на которой радиусы перетяжки становятся одинаковыми, равен n, а после этой плоскости топологический заряд суперпозиции равен m. Так получается потому, что после указанной плоскости из бесконечности со скоростью больше скорости света «приходят» n–m вихрей с топологическим зарядом –1.

Ключевые слова:
оптический вихрь, скрытая фаза, винтовая дислокация, топологический заряд.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 18-29-20003, в теоретической части), а также Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части моделирования.

Цитирование:
Котляр, В.В. Оптические фазовые сингулярности и сверхсветовое движение в неограниченном пространстве / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 5. – С. 654-660. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-879.

Citation:
Kotlyar VV, Kovalev AA, Nalimov AG. Optical phase singularities and superluminal motion in unbounded space. Computer Optics 2021; 45(5): 654-660. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-879.

Литература:
  1. Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre–Gaussian laser modes / L. Allen, M. Beijersbergen, R. Spreeuw, J. Woerdman // Physical Review A. – 1992. – Vol. 45, Issue 11. – 8185.
  2. Kotlyar, V.V. Topological charge of asymmetric optical vortices / V.V. Kotyar, A.A. Kovalev // Optics Express. –2020. – Vol. 28, Issue 14. – P. 20449-20460. – DOI: 10.1364/OE.394273.
  3. Soskin, M.S.Topologicalchargeandangularmomentumoflightbeamscarringopticalvortex / M.S. Soskin, V.N. Gorshkov, M.V. Vastnetsov, J.T. Malos, N.R. Heckenberg // Physical Review A. – 1997. – Vol. 56, Issue 5. – P. 4064-4075.
  4. Berry, M.V. Optical vortices evolving from helicoidal integer and fractional phase steps / M.V. Berry // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2004. – Vol. 6, Issue 2. – P. 259-268.
  5. Gotte, J.B. Quantum formulation of fractional orbital angular momentum / J.B. Gotte, S. Franke-Arnold, R. Zambrini, S.M. Barnett // Journal of Modern Optics. – 2007. – Vol. 54, Issue 12. – P. 1723-1738.
  6. Jesus-Silva, A.J. Study of the birth of a vortex at Fraunhofer zone / A.J. Jesus-Silva, E.J.S. Fonseca, J.M. Hickmann // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 21. – P. 4552-4554.
  7. Wen, J. Vortex strength and beam propagation factor of fractional vortex beams / J. Wen, L. Wang, X. Yang, J. Zhang, S. Zhu // Optics Express. – 2019. – Vol. 27, Issue 4. – P. 5893-5904.
  8. Kotlyar, V.V. Evolution of an optical vortex with an initial fractional topological charge / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.G. Nalimov, A.P. Porfirev // Physical Review A. – 2020. – Vol. 102, Issue 2. – 023516. – DOI: 10.1103/PhysRevA.102.023516.
  9. Basistiy, I.V. Optical wavefront dislocations and their properties / I.V. Basistiy, M.S. Soskin, M.V. Vasnetsov // Optics Communications. – 1995. – Vol. 119. – P. 604-612.
  10. Alexeyev, C.N. Mutual transformations of fractional-order and integer-order optical vortices / C.N. Alexeyev, Yu.A. Egorov, A.V. Volyar // Physical Review A. – 2017. – Vol. 96. – 063807.
  11. Зельдович, Б.Я. Получение светового «зайчика», движущегося в вакууме с произвольной скоростью / Б.Я. Зельдович, Н.Д. Кундикова, Ф.В. Подгорнов, Л.Ф. Рогачева // Квантовая электроника. – 1996. – Т. 23, № 12. – С. 1128-1130.
  12. Kotlyar, V.V. Topological charge of a linear combination of optical vortices: topological competition / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.V. Volyar // Optics Express. – 2020. – Vol. 28, Issue 6. – P. 8266-8281. – DOI: 10.1364/OE.386401.

© 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