Орбитальный угловой момент эллиптического оптического вихря, внедрённого в Гауссов пучок
Котляр В.В.
, Ковалёв А.А., Порфирьев А.П.

 

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, Самара, Россия

Аннотация:
Рассмотрен эллиптический оптический вихрь, внедрённый в Гауссов пучок. Получены явные замкнутые выражения для комплексной амплитуды и нормированного орбитального углового момента такого пучка. Показано, что эллиптический Гауссовый вихрь обладает дробным ОУМ, максимальное значение которого, равное топологическому заряду обычного Гауссова вихря n, достигается при отсутствии эллиптичности у вихря. Большая ось эллипса интенсивности в сечении пучка вращается при распространении и поворачивается на 90 градусов от начальной плоскости до фокальной плоскости сферической линзы. На большой оси эллипса интенсивности находятся n нулей интенсивности эллиптического Гауссова вихря, расстояние между которыми меняется как при распространении пучка, так и при изменении степени эллиптичности. Расстояние между нулями интенсивности максимальное в фокальной плоскости при постоянной степени эллиптичности. При отсутствии эллиптичности все нули «собираются» в один осевой n-вырожденный ноль интенсивности. Экспериментальные результаты согласуются с теорией.

Ключевые слова:
орбитальный угловой момент, оптический вихрь, Гауссов пучок, эллиптический оптический вихрь.

Цитирование:
Котляр, В.В. Орбитальный угловой момент эллиптического оптического вихря, внедрённого в Гауссов пучок / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.П. Порфирьев // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 3. – С. 330-337. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-330-337.

Литература:

  1. Mair, A. Entanglement of the orbital angular momentum states of photons / A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, A. Zeilinger // Nature. – 2001. – Vol. 412. – P. 313-316. – DOI: 10.1038/35085529.
  2. Vaziri, A. Superpositions of the orbital angular momentum for applications in quantum experiments / A. Vaziri, G. Weihs, A. Zeilinger // Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics. – 2002. – Vol. 4(2). – P. S47-S51. – DOI: 10.1088/1464-4266/4/2/367.
  3. Chen, Q. Entanglement of the orbital angular momentum states of the photon pairs generated in a hot atomic ensemble / Q. Chen, B. Shi, Y. Zhang, G. Guo // Physical Review A. – 2008. – Vol. 78, Issue 5. – 053810. – DOI: 10.1103/Phys­RevA.78.053810.
  4. Kotlyar, V.V.Asymmetric Gaussian optical vortex / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Optics Letters. – 2017. – Vol. 42, Issue 1. – P. 139-142. – DOI: 10.1364/OL.42.000139.
  5. Котляр, В.В. Дробный орбитальный угловой момент Гауссова пучка с внедрённым внеосевым оптическим вихрем / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.П. Порфирьев, Е.Г. Абрамочкин // Компьютерная оптика. – 2017. –Т. 41, № 1. – С. 22-29. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-1-22-29.
  6. Kotlyar, V.V.Asymmetric Bessel modes / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, V.A. Soifer // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39(8). – P. 2395-2398. – DOI: 10.1364/OL.39.002395.
  7. Kovalev, A.A. Asymmetric Laguerre-Gaussian beams / A.A. Kovalev, V.V. Kotlyar, A.P. Porirev // Physical Review A. – 2016. – Vol. 93, Issue 6. – 063858. – DOI: 10.1103/PhysRevA.93.063858.
  8. Kumar, A.Crafting the core asymmetry to lift the degeneracy of optical vortices / A. Kumar, P. Vaity, R.P. Singh // Optics Express. – 2011. – Vol. 19(7). – P. 6182-6190. – DOI: 10.1364/OE.19.006182.
  9. Dennis, M.R. Rows of optical vortices from elliptically perturbing a high-order beam / M.R. Dennis // Optics Letters. – 2006. – Vol. 31(9). – P. 1325-1327. – DOI: 10.1364/OL.31.001325.
  10. Kotlyar, V.V. Elliptic Laguerre-Gaussian beams / V.V. Kot­lyar, S.N. Khonina, A.A. Almazov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Turunen // Journal of the Optical Society of America A. – 2006. – Vol. 23(1). – P. 43-56. – DOI: 10.1364/JO­SAA.23.000043.
  11. Kotlyar, V.V. Vortex Hermite-Gaussian laser beams / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40(5). – P. 701-704. – DOI: 10.1364/OL.40.000701.
  12. Прудников, А.П. Интегралы и ряды. Специальные функции / А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. – М.: Наука, 1983. – 750 с.


© 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