(50-1) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Влияние оптической активности гироанизотропных кристаллов на пучки Бесселя
Ю.А. Егоров1, А.И. Алиев1,2, Э.Д. Умеров1,2, В.В. Скакун1,2, Н.В. Шостка1, А.Ф. Рыбась1

1Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Физико-технический институт, 295007, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, проспект Академика Вернадского, д. 4;
2Крымский инженерно-педагогический университет, Инженерно-технологический факультет, 295015, Россия, Республика Крым, Симферополь, Учебный пер., д. 8

  Полный текст (PDF)

DOI: 10.18287/COJ1688

ID статьи: 1688

Аннотация:
На примере пучка Бесселя показано, что такой пучок с начальной круговой поляризацией, распространяясь через оптически активную среду без линейного двулучепреломления, порождает оптический вихрь в ортогонально поляризованной компоненте. Показано, что среда с истинной оптической активностью позволяет осуществлять взаимное преобразование пучков с радиальным и азимутальным распределениями поляризации. Показано также, что достаточно слабое возмущение оптической среды с истинной оптической активностью и линейным двулучепреломлением приводит к разрушению изотропной точки. В окрестности данной точки оптическая активность подавляется линейным двулучепреломлением, так что среда с комбинированным типом анизотропии реагирует как среда с истинно линейным двулучепреломлением. Структура полей собственных мод пучков Бесселя в двулучепреломляющем одноосном кристалле с оптической активностью аналогична структуре мод среды с истинной оптической активностью. Предполагается, что результаты настоящего исследования расширят понимание физических процессов в развивающейся области поляризации и фазовой профилометрии материалов.

Ключевые слова:
сингулярные пучки; гиротропные кристаллы; топологический заряд.

Благодарности:
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-12-20013).

Цитирование:
Егоров, Ю.А. Влияние оптической активности гироанизотропных кристаллов на пучки Бесселя / Ю.А. Егоров, А.И. Алиев, Э.Д. Умеров, В.В. Скакун, Н.В. Шостка, А.Ф. Рыбась // Компьютерная оптика. - 2026. - Т. 50, № 1. - 1688 - DOI: 10.18287/COJ1688.

Citation:
Egorov YA, Aliev AI, Umerov ED, Skakun VV, Shostka NV, Rubass AF. Influence of optical activity of gyroanisotropic optical crystals on the Bessel beams. Computer Optics 2026; 50(1): 1688. DOI: 10.18287/COJ1688.

References:

  1. Shuvalov LA. Modern Crystallography IV: Physical Properties of Crystals. In Modern Crystallography Series. Springer Heidelberg; 2011. 583 p. DOI: 10.1007/978-3-642-81838-7
  2. Ciattoni A, Cincotti G, Palma C. Circularly polarized beams and vortex generation in uniaxial media. J Opt Soc Am A 2003; 20: 163-71. DOI: 10.1364/JOSAA.20.000163
  3. Picon A, Benseny A, Mompart J, Calvo GF. Spin and orbital angular momentum propagation in anisotropic media: theory. J Opt 2011; 13: 064019. DOI: 10.1088/2040-8978/13/6/064019
  4. Brasselet E, Izdebskaya Y, Shvedov V, Desyatnikov AS, Krolikowski W, Kivshar YuS. Dynamics of optical spin-orbit coupling in uniaxial crystals. Opt Lett 2009; 34: 1021-1023. DOI: 10.1364/OL.34.001021
  5. Volyar A, Rubass A, Shvedov V, Fadeyeva T, Kotlyarov K. Optical vortices and Airy's spiral in chiral crystals. Ukr J Phys Opt 2007; 8(3): 166-181. DOI: 10.3116/16091833/8/3/166/2007
  6. Fedorov FI. The theory of Gyrotropy. Nauka i Tekhnika, Minsk; 1976. 456 p.
  7. Durnin J. Exact solutions for nondiffracting beams. I. The scalar theory. J Opt Soc Am A 1987; 4: 651-654. DOI: 10.1364/JOSAA.4.000651
  8. Durnin J, Miceli JJ, Eberly JH. Diffraction-free beams. Phys Rev Lett 1987; 58: 1499-1501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.58.1499
  9. Indebetouw G. Nondiffracting optical fields: some remarks on their analysis and synthesis. J Opt Soc Am A 1989; 6: 150-152. DOI: 10.1364/JOSAA.6.000150
  10. Fadeyeva TA, Volyar AV. Nondiffracting vortex-beams in a birefringent chiral crystal. JOSA A 2010; 27(1): 13-20. DOI: 10.1364/JOSAA.27.000013
  11. Khonina SN, Volotovsky SG, Kharitonov SI. Features of nonparaxial propagation of Gaussian and Bessel beams along the axis of the crystal, Comp Opt 2013; 37: 297-306. DOI: 10.18287/0134-2452-2013-37-3-297-306
  12. Khonina SN, Morozov AA, Karpeev SV. Effective transformation of a zero-order Bessel beam into a second-order vortex beam using a uniaxial crystal, Laser Phys 2014; 24: 056101. DOI: 10.1088/1054-660X/24/5/056101
  13. Khonina SN, Kharitonov SI. An analog of the Rayleigh-Sommerfeld integral for anisotropic and gyrotropic media. Journal of Modern Optics 2013; 60(10): 814-822. DOI: 10.1080/09500340.2013.814816
  14. Khonina SN, Podlipnov VV, Volotovskii SG. Study of the electro-optical transformation of linearly polarized Bessel beams propagating along the optic axis of an anisotropic DKDP crystal. Journal of Optical Technology 2018; 85(7): 388-395. DOI: 10.1364/JOT.85.000388
  15. Shvedov V, Krolikowski W, Volyar A, Neshev DN, Desyatnikov AS, Kivshar YuS. Focusing and correlation properties of white-light optical vortices. Opt Express 2005; 13(19): 7393-7398. DOI: 10.1364/OPEX.13.007393
  16. Volyar AV, Fadeeva TA, Egorov YA. Vector singularities of Gaussian beams in uniaxial crystals: Optical vortex generation. Tech Phys Lett 2002; 28: 958-961. DOI: 10.1134/1.1526896
  17. Volyar AV, Shvedov VG, Fadeeva TA. The structure of a nonparaxial Gaussian beam near the focus: II. Optical vortices. Opt Spectrosc 2001; 90: 93-100. DOI: 10.1134/1.1343551
  18. Gutierrez-Vega JC, Iturbe-Castillo MD, Chavez-Cerda S. Alternative formulation for invariant optical fields: Mathieu beams. Opt Lett 2000; 25: 1493-1495. DOI: 10.1364/OL.25.001493
  19. Chavez-Cerda S, Padgett M, Allison I, et al. Holographic generation and orbital angular momentum of high-order Mathieu beams. J Opt B 2002; 4: S52-S57. DOI: 10.1088/1464-4266/4/2/368
  20. Bandres M, Gutierrez-Vega J, Chavez-Cerda S. Parabolic nondiffracting optical wave fields. Opt Lett 2004; 29: 44-46. DOI: 10.1364/OL.29.000044
  21. Kotlyar V, Kovalev A, Skidanov R, et al. Diffraction of a finite-radius plane wave and a Gaussian beam by a helical axicon and a spiral phase plate. J Opt Soc Am A 2007; 24: 1955-1964. DOI: 10.1364/JOSAA.24.001955
  22. Molloy J, Padgett M. Lights, action: optical tweezers. Contemp Phys 2002; 43: 241-258. DOI: 10.1080/00107510110116051
  23. Ruschin S, Leizer A. Evanescent Bessel beams. J Opt Soc Am A 1998; 15: 1139-1143. DOI: 10.1364/JOSAA.15.001139
  24. Bouchali Z, Olvik M. Non-diffractive vector Bessel beams. J Mod Opt 1995; 42: 1555-1566. DOI: 10.1080/09500349514551361
  25. Glukhova SA, Yurkin MA. Vector Bessel beams: General classification and scattering simulations. Phys Rev A 2022; 106: 033508. DOI: 10.1103/PhysRevA.106.033508
  26. Kazak NS, Khilo NA, Ryzhevich AA. Generation of Bessel light beams under the condition of internal conical refraction. Quantum Electron 1999; 29(11): 1020-1024. DOI: 10.1070/QE1999v029n11ABEH001627
  27. Belyi VN, Khilo PA, Kazak NS, Khilo NA. Features of the acousto-optic interaction of Bessel light beams and Bessel acoustic beams in transversely isotropic crystals. J Opt Technol 2017; 84: 130-136. DOI: 10.1364/JOT.84.000130
  28. Berry M, Dennis M. The optical singularities of birefringent dichroic chiral crystals. Proc R Soc Lond A 2003; 459: 1261-1292. DOI: 10.1098/rspa.2003.1155
  29. Petrova ES. The influence of the natural and magnetic gyrotropy on the polarization and energy of the vector Bessel light beams. Proc Natl Acad Sci Belarus Ser Phys-Math 2002; 1: 95-100.
  30. Orlov S, Regelskis K, Smilgevicius V, Stabinis A. Propagation of Bessel beams carrying optical vortices. Opt Commun 2002; 209: 155-165. DOI: 10.1016/S0030-4018(02)01667-X
  31. Orlov S, Stabinis A. Propagation of superpositions of coaxial optical Bessel beams carrying vortices. J Opt A: Pure Appl Opt 2004; 6: S259-S262. DOI: 10.1088/1464-4258/6/5/023
  32. Egorov Yu, Rubass A. Gyrotropic Crystals as a Basis for Creation of Helical Polychromatic Singular Beams. Photonics 2023; 10: 1044. DOI: 10.3390/photonics10091044
  33. Lukin VP. Requirements for Dynamic Characteristics of Adaptive Optics Systems. Atmos Ocean Opt 2022; 35: 218-225. DOI: 10.1134/S1024856022030095
  34. Wu Z, Li A, Xue R, Hu M, Song Y. High-precision surface profilometry on a micron-groove based on dual-comb electronically controlled optical sampling. Appl Opt 2023; 62: 8793-8797. DOI: 10.1364/AO.503753
  35. Volyar A, Abramochkin E, Akimova Ya, Bretsko M, Egorov Yu. Fast oscillations of orbital angular momentum and Shannon entropy caused by radial numbers of structured vortex beams. Appl Opt 2022; 61: 6398-6407. DOI: 10.1364/AO.464178
  36. Egorov Yu, Rubass A. Spin-Orbit Coupling in Quasi-Monochromatic Beams. Photonics 2023; 10: 305. DOI: 10.3390/photonics10030305
  37. Volyar A, Abramochkin E, Egorov Yu, Bretsko M, Akimova Ya. Digital sorting of Hermite-Gauss beams: mode spectra and topological charge of a perturbed Laguerre-Gauss beam. Comput Opt 2020; 44(4): 501-509. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-747

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