Анализ пространственного спектра пучков Эрмита–Гаусса с внедрённым оптическим вихрем
Устинов А.В.

 

Институт систем обработки изображений РАН - филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия

Аннотация:
В данной работе детально теоретически исследуется прохождение через линзу пучков Эрмита–Гаусса с внедрённой в них вихревой фазой. Особое внимание уделяется расположению в фокальной плоскости вихревых фазовых особенностей. Получены достаточные условия для нулевого значения интенсивности в центре фокальной плоскости. Численный расчёт подтверждает теоретический анализ.

Ключевые слова:
пучок Эрмита–Гаусса; фазовая особенность; тригонометрические преобразования.

Цитирование:
Устинов, А.В. Анализ пространственного спектра пучков Эрмита–Гаусса с внедрённым оптическим вихрем / А.В. Устинов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 5. – С. 617-625. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-617-625.

Литература:

  1. Nye, J.F. Dislocations in wave trains / J.F. Nye, M.V. Berry // Proceedings of the Royal Society A. – 1974. – Vol. 336. – P. 165-190. - DOI: 10.1098/rspa.1974.0012.
  2. Coullet, P. Optical vortices / P. Coullet, G. Gil, F. Rocca // Optics Communications. – 1989. – Vol. 73. – P. 403-408. - DOI: 10.1016/0030-4018(89)90180-6.
  3. Баженов, В.Ю. Лазерные пучки с винтовыми дислокациями волнового фронта / В.Ю. Баженов, М.В. Васнецов, М.С. Соскин // Письма в ЖЭТФ. – 1990. – Том 52, Вып. 8. – P. 1037-1039.
  4. Khonina, S.N. The rotor phase filter / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, M.V. Shinkarev, V.A. Soifer, G.V. Uspleniev // Journal of Modern Optics. – 1992. – Vol. 39, Issue 5. – P. 1147-1154. - DOI: 10.1080/09500349214551151.
  5. Soskin, M.S. Singular optics / M.S. Soskin, M.V. Vasnetsov. – In book: Progress in Optics / E. Wolf, ed. – Chapter 4. – Amsterdam, North Holland: Elsevier Science, 2001. – P. 219-276. – ISBN: 978-0-444509086.
  6. Structured light and its applications: An introduction to phase-structured beams and nanoscale optical forces / ed. by D.L. Andrews. – Burlington, San Diego, London: Elsevier Inc., 2008. – 373 p. – ISBN: 978-0-12-374027-4.
  7. Котляр, В.В. Вращение световых многомодовых пучков Гаусса-Лагерра в свободном пространстве / В.В. Котляр, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина // Письма в ЖТФ. – 1997. – Т. 23, Вып. 17. – С. 1-6.
  8. Khonina, S.N. Bessel-mode formers / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar // Proceedings of SPIE. – 1995. – Vol. 2363. – P. 184-190. - DOI: 10.1117/12.199633.
  9. Arlt, J. Generation of high-order Bessel beams by use of an axicon / J. Arlt, K. Dholakia // Optics Communications. – 2000. – Vol. 177, Issues 1-6. – P. 297-301. – DOI: 10.1016/S0030-4018(00)00572-1.
  10. Kotlyar, V.V. Hypergeometric modes / V.V. Kotlyar, R.V. Skidanov, S.N. Khonina, V.A. Soifer // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, Issue 7. – P. 742-744. – DOI: 10.1364/OL.32.000742.
  11. Khonina, S.N. Diffractive optical element matched with Zernike basis / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, Ya. Wang // Pattern Recognition and Image Analysis. – 2001. – Vol. 11, Issue 2. – P. 442-445.
  12. Abramochkin, E.G. Beam transformation and nontransformed beams / E.G. Abramochkin, V.G. Volostnikov // Optics Communications. – 1991. – Vol. 83, Issues 1-2. – P. 123-135. - DOI: 10.1016/0030-4018(91)90534-K.
  13. Beijersbergen, M.W. Astigmatic laser mode converters and transfer of orbital angular momentum / M.W. Beijersbergen, L. Allen, H.E. Van der Veen, J.P. Woerdman // Optics Communications. – 1993. – Vol. 96, Issues 1-3. – P. 123-132. – DOI: 10.1016/0030-4018(93)90535-D.
  14. Mazilu, M. Accelerating vortices in Airy beams / M. Mazilu, J. Baumgartl, T. Cizmar, K. Dholakia // Proceedings of SPIE. – 2009. – Vol. 7430. – 74300C. – DOI: 10.1117/12.826372.
  15. Dai, H.T. Propagation dynamics of an optical vortex imposed on an Airy beam / H.T. Dai, Y.J. Liu, D. Luo, X.W. Sun // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, Issue 23. – P. 4075-4077. – DOI: 10.1364/OL.35.004075.
  16. Chen, R.-P. Dynamic control of collapse in a vortex Airy beam / R.-P. Chen, K.-H. Chew, S. He // Scientific Reports. – 2013. – Vol. 3. – P. 1406. – DOI: 10.1038/srep01406.
  17. Kotlyar, V.V. Vortex Hermite–Gaussian laser beams / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40, Issue 5. – P. 701-704. – DOI: 10.1364/OL.40.000701.
  18. Porfirev, A.P. Simple method for efficient reconfigurable optical vortex beam splitting / A.P. Porfirev, S.N. Khonina // Optics Express – 2017. – Vol. 25, Issue 16. – P. 18722-18735. - DOI: 10.1364/OE.25.018722.
  19. Hacyan, S. Evolution of optical phase and polarization vortices in birefringent media / S. Hacyan, R. Jáuregui // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2009. – Vol. 11, Issue 8. – 085204. – DOI: 10.1088/1464-4258/11/8/085204.
  20. Khonina, S.N. Astigmatic transformation of Bessel beams in a uniaxial crystal / S.N. Khonina, V.D. Paranin, A.V. Ustinov, A.P. Krasnov // Optica Applicata. – 2016. – Vol. XLVI, No. 1. – P. 5-18. – DOI: 10.5277/oa160101.
  21. 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, Issue 1. – P. 43-56. – DOI: 10.1364/JOSAA.23.000043.
  22. Прудников, А.П. Интегралы и ряды: в 2 т. Т. 2. Специальные функции / А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. – М.: Наука, 1983. – 748 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