(46-5) 03 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Когерентная суперпозиция пучков Лагерра–Гаусса с разными длинами волн: цветные оптические вихри
В.В. Котляр 1,2, А.А. Ковалёв 1,2, А.А. Савельева 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, 4109 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1106

Страницы: 692-700.

Аннотация:
Рассчитан топологический заряд осевой когерентной суперпозиции пучков Лагерра–Гаусса разных «цветов», у каждого из которых своя длина волны и разный топологический заряд. Оказалось, что топологический заряд такой суперпозиции равен топологическому заряду пучка Лагерра–Гаусса с большей длиной волны, независимо от величины весового коэффициента этого пучка в суперпозиции и от величины его топологического заряда. Интересно, что мгновенный топологический заряд такой суперпозиции сохраняется, а распределение интенсивности (усредненное по времени) «цветного» оптического вихря меняет свою световую «гамму»: если в ближней зоне с ростом радиуса цвета световых колец (радуга) меняются согласно их топологическому заряду в суперпозиции от меньшего топологического заряда к большему, то при распространении в пространстве (в дальней зоне) с ростом радиуса цвета колец в радуге располагаются в обратном порядке от большего топологического заряда к меньшему. Показано также, что специальным подбором длин волн (синего, зеленого и красного) в трехцветной композиции однокольцевых пучков Лагерра–Гаусса можно получить на некотором расстоянии усредненное по времени световое кольцо белого цвета.

Ключевые слова:
оптический вихрь, цветной пучок, топологический заряд, пучок Лагерра–Гаусса.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 18-19-00595) (параграфы «Топологический заряд суперпозиции двух цветных оптических вихрей», «Топологический заряд белого оптического вихря»), а также Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (параграф «Моделирование»).

Цитирование:
Котляр, В.В. Когерентная суперпозиция пучков Лагерра–Гаусса с разными длинами волн: цветные оптические вихри / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.А. Савельева // Компьютерная оптика. – 2022. – Т. 46, № 5. – С. 692-700. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1106.

Citation:
Kotlyar VV, Kovalev AA, Savelyeva AA. Coherent superposition of the Laguerre-Gaussian beams with different wavelengths: colored optical vortices. Computer Optics 2022; 46(5): 692-700. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1106.

References:
  1. Kotlyar VV, Kovalev AA. Topological charge of optical vortices. Samara: "Novaya Tehnika" Publisher; 2021. ISBN: 978-5-88940-157-5.
  2. Kotlyar VV, Kovalev AA, Amiri P, Soltani P, Rasouly S. Topological charge of two parallel Laguerre-Gaussian beams. Opt Express 2021; 29: 42962-42977. DOI: 10.1364/OE.446743.
  3. Arkhelyuk OO, Polyanskii PV, Ivanovskii AA, Soskin MS. Creation and diagnostics of stable rainbow optical vortices. Opt Appl 2004; 34(3): 419-426.
  4. Denisenko V, Shvedov V, Desyatnikov AS, Neshev DN, Krolikovski W, Volyar A, Soskin M, Kivshar YS. Determination of topological charges of polychromatic optical vortices. Opt Express 2009; 17(26): 23374-23379. DOI: 10.1364/OE.17.023374.
  5. Hakobyan D, Magallanes H, Seniutinas G, Juodkazis S, Brasselet E. Tailoring orbital angular momentum of light in the visible domain with metallic metasurfaces. Adv Opt Mater 2015; 4(2): 306-312. DOI: 10.1002/adom.201500494.
  6. Kobashi J, Yoshida H, Ozaki M. Polychromatic optical vortex generation from patterned cholesteric liquid crystal. Phys Rev Lett 2016; 116(25): 253903. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.253903.
  7. Zhang Y, Guo H, Qiu X, Lu X, Ren X, Chen L. LED-based chromatic and white-light vortices of fractional topological charges. Opt Commun 2021; 485: 126732. DOI: 10.1016/j.optcom.2020.126732.
  8. Kotlyar VV, Almazov AA, Khonina SN, Soifer VA, Elfstrom H, Turunen J. Generation of phase singularity through diffracting a plane or Gaussian beam by a spiral phase plate. J Opt Soc Am A 2005; 22(5): 849-861. DOI: 10.1364/JOSAA.22.000849.
  9. Vallone G. On the properties of circular beams: normalization, Laguerre-Gauss expansion, and free-space divergence. Opt Lett 2015; 40(8): 1717-1720. DOI: 10.1364/OL.40.001717.
  10. Vallone G. Role of beam waist in Laguerre-Gauss expansion of vortex beams. Opt Lett 2017; 42(6): 1097-1100. DOI: 10.1364/OL.42.001097.
  11. Berry MV. Optical vortices evolving from helicoidal integer and fractional phase steps. J Opt A–Pure Appl Opt 2004; 6: 259-268. DOI: 10.1088/1464-4258/6/2/018.
  12. Prudnikov AP, Brychkov YuA, Marichev OI. Integrals and Series: Special functions. CRC Press; 1986. ISBN: 978-2-88124-090-4.
  13. Kotlyar VV, Kovalev AA, Volyar AV. Topological charge of a linear combination of optical vortices: topological competition. Opt Express 2020; 28(6): 8266-8281. DOI: 10.1364/OE.386401.
  14. Soskin MS, Gorshkov VN, Vasnetsov MV, Malos JT, Heckenberg NR. Topological charge and angular momentum of light beams carrying optical vortices. Phys Rev A 1997; 56(5): 4064-4075. DOI: 10.1103/PhysRevA.56.4064.
  15. Kovalev AA, Kotlyar VV, Nalimov AG. Topological charge and asymptotic phase invariants of vortex laser beams. Photonics 2021; 8(10): 445. DOI: 10.3390/photonics8100445.

© 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