(44-4) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Цифровая сортировка пучков Эрмита–Гаусса:
анализ спектра мод и топологический заряд возмущённого пучка Лагерра–Гаусса
А.В. Воляр 1, Е.Г. Абрамочкин 2, Ю.А. Егоров 1, М.В. Брецько 1, Я.Е. Акимова 1

1 КФУ им. В.И. Вернадского, Физико-технический институт,
295007, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, проспект Академика Вернадского, д. 4,

2 Самарский филиал федерального государственного бюджетного учреждения науки
Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук (СФ ФИАН),
443011, Россия, г. Самара, ул. Ново-Садовая, д. 221

 PDF, 1365 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-747

Страницы: 501-509.

Аннотация:
Разработан и реализован экспериментально метод измерения спектров амплитуд и начальных фаз и топологического заряда пучков Лагерра–Гаусса в базисе мод Эрмита–Гаусса. Теоретически обоснован и воплощён на эксперименте метод измерения топологического заряда невозмущённых пучков Лагерра–Гаусса с различными значениями радиальных и азимутальных чисел посредством астигматического преобразования на цилиндрической линзе. Показано, что измеренные спектры мод Эрмита–Гаусса позволяют определить орбитальный угловой момент и топологический заряд, а также осуществить цифровую сортировку мод Эрмита–Гаусса с последующим восстановлением реального сингулярного пучка.

Ключевые слова:
дифракционная оптика, орбитальный угловой момент, моменты интенсивности.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований Грант РФФИ 19-29-01233)..

Цитирование:
Воляр, А.В. Цифровая сортировка пучков Эрмита–Гаусса: анализ спектра мод и топологический заряд возмущённого пучка Лагерра–Гаусса / А.В. Воляр, Е.Г. Абрамочкин, Ю.А. Егоров, М.В. Брецько, Я.Е. Акимова // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 4. – С. 501-509. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-747.

Citation:
Volyar AV, Abramochkin EG, Egorov YuA, Bretsko MV, Akimova YaE. Digital sorting of Hermite-Gauss beams: mode spectra and topological charge of a perturbed Laguerre-Gauss beam. Computer Optics 2020; 44(4): 501-509. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-747.

Литература:
  1. Soifer, V.A. Laser beam mode selection by computer-generated holograms / V.A. Soifer, M.A. Golub. – Boca Raton: CRC Press, 1994. – 215 p. – ISBN: 978-0-8493-2476-5.
  2. Khonina, S.N. Generation and selection of laser beams represented by a superposition of two angular harmonics / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Turunen // Journal of Modern Optics. – 2004. – Vol. 51, Issue 5. – P. 761-773. – DOI: 10.1080/09500340408235551.
  3. Kotlyar, V.V. Vortex laser beams / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev. – Boca Raton: CRC Press, 2018. – 404 p. – ISBN: 978-1-1385-4211-2.
  4. Khonina, S.N.Optical vortices in a fiber: Mode division multiplexing and multimode self-imaging / S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer. – In: Recent Progress in Optical Fiber Research / ed. by M. Yasin. – Ch. 15. – London: InTech, 2012. – ISBN: 978-953-307-823-6. – P. 327-352.
  5. Izdebskaya, Y. Focusing of wedge-generated higher-order optical vortices / Y. Izdebskaya, V. Shvedov, A. Volyar // Optics Letters. – 2005. – Vol. 30, Issue 19. – P. 2530-2532. – DOI: 10.1364/OL.30.002530.
  6. Berkhout, G.C.G. Efficient sorting of orbital angular momentum states of light / G.C.G. Berkhout, M.P.J. Lavery, J. Courtial, M.W. Beijersbergen, M.J. Padgett // Physical Review Letters. – 2010. – Vol. 105. – 153601. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.153601.
  7. Bouchard, F. Measuring azimuthal and radial modes of photons / F. Bouchard, N.H. Valencia, F. Brandt, R. Fickler, M. Huber, M. Malik // Opt. Express. – 2018. – Vol. 26, Issue 24. – P. 31925-31941. – DOI: 10.1364/OE.26.031925.
  8. Andersen, J.M. Characterizing vortex beams from a spatial light modulator with collinear phase-shifting holography / J.M. Andersen, S.N. Alperin, A.A. Voitev, W.G. Holtzmann, J.T. Gopinath, M.E. Simens // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58. – P. 404-409. – DOI: 10.1364/AO.58.000404.
  9. Volyar, A.V. Measurement of the vortex spectrum in a vortex beam array without cuts and gluing of the wavefront / A. Volyar, M. Bretsko, Ya. Akimova, Yu. Egorov // Optics Letters. – 2018. – Vol. 43, Issue 22. – P. 5635-5638. – DOI: 10.1364/OL.43.005635.
  10. Volyar, A.V. Measurement of the vortex and orbital angular momentum spectra with a single cylindrical lens / A. Volyar, M. Bretsko, Ya. Akimova, Yu. Egorov // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58, Issue 21. – P. 5748-5755. – DOI: 10.1364/AO.58.005748.
  11. Volyar, A.V. Orbital angular momentum and informational entropy in perturbed vortex beams / A. Volyar, M. Bretsko, Ya. Akimova, Yu. Egorov // Optics Letters. – 2019. – Vol. 44, Issue 21. – P. 5687-5690. – DOI: 10.1364/OL.44.005687.
  12. Volyar, A.V. Digital sorting of optical vortices in perturbed singular beams / A.V. Volyar, M.V. Bretsko, Ya.E. Akimova, Yu.A. Egorov. – In: Nonlinear optics – From solitons to similaritons / İ. Bakırtaş, N. Antar. – London: InTech, 2020. – 23 p. – DOI: 10.5772/intechopen.91419.
  13. Volyar, A. Vortex avalanche in the perturbed singular beams / A. Volyar, M. Bretsko, Y. Akimova, Y. Egorov // Journal of the Optical Society of America A. – 2019. – Vol. 36, Issue 6. – P. 1064-1071. – DOI: 10.1364/JOSAA.36.001064.
  14. 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.
  15. Котляр, В.В. Топологическая стабильность оптических вихрей при дифракции на случайном фазовом экране / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, А.П. Порфирьев // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, Вып. 6. – С. 917-925. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-917-925.
  16. Kotlyar, V.V. Astigmatic transforms of an optical vortex for measurement of its topological charge / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.P. Porfirev // Applied Optics. – 2017. – Vol. 56, Issue 14. – P. 4095-4104. – DOI: 10.1364/AO.56.004095.
  17. Abramochkin, E. General astigmatic transform of Hermite–Laguerre–Gaussian beams / E. Abramochkin, E. Razueva, V. Volostnikov // Journal of the Optical Society of America A. – 2010. – Vol. 27, Issue 11. – P. 2506-2513. – DOI: 10.1364/JOSAA.27.002506.
  18. Абрамочкин, Е.Г. Современная оптика гауссовых пучков / Е.Г. Абрамочкин, В.Г. Волостников. – М.: Физматлит, 2010. – 184 с. – ISBN: 978-5-9221-1216-1.
  19. Chen, Y.F. Originating an integral formula and using the quantum Fourier transform to decompose the Hermite-Laguerre-Gaussian modes into elliptical orbital modes / Y.F. Chen, Y.H. Hsieh, K.F. Huang // OSA Continuum. – 2018. – Vol. 1, Issue 2. – P. 744-754. – DOI: 10.1364/OSAC.1.000744.
  20. Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes / L. Allen, M.W. Beijersergen, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman // Physical Review A. – 1992. – Vol. 45, Issue 11. – P. 8185-8189. – DOI: 10.1103/PhysRevA.45.8185.

© 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