(50-2) 4 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Самовосстановление поляризационной структуры в векторных пучках при секторных возмущениях
М.В. Брецько1, С.И. Якубов1, С.И. Халилов1, Я.Е. Акимова1, А.В. Воляр1

1Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского», 295007, Республика Крым, г. Симферополь, просп. Академика Вернадского, д. 4

  Полный текст (PDF)

DOI: 10.18287/COJ1736

ID статьи: 1736

Аннотация:
В работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния секторного возмущения на поляризационную структуру векторных TE- и TM-мод. Для количественного анализа предложена интегральная характеристика степени восстановления поляризации, основанная на нормированных параметрах Стокса. Численным моделированием показано, что при малых углах сектора поляризационная структура восстанавливается на расстояниях, превышающих длину Рэлея. При увеличении угла секторного возмущения происходит частичное восстановление поляризационной структуры. Несмотря на локально более устойчивое поведение TM-моды, интегральная степень восстановления не отличается от TE-моды. Результаты подтверждаются экспериментально и согласуются с теоретической моделью.

Ключевые слова:
оптический вихрь, поляризационные сингулярности, секторное возмущение, параметры Стокса.

Цитирование:
Брецько, М.В. Самовосстановление поляризационной структуры в векторных пучках при секторных возмущениях / М.В. Брецько, С.И. Якубов, С.И. Халилов, Я.Е. Акимова, А.В. Воляр // Компьютерная оптика. - 2026. - Т. 50, № 2. - 1736. - DOI: 10.18287/COJ1736.

Citation:
Bretsko MV, Yakubov SI, Khalilov SI, Akimova YaE, Volyar AV. Self-healing of the polarization structure in vector beams subjected to sector perturbation. Computer Optics 2026; 50(2): 1736. DOI: 10.18287/COJ1736.

References:

  1. Gbur GJ. Singular optics. 1st ed. Boca Raton: CRC Press; 2016. DOI: 10.1201/9781315374260.
  2. Forbes A, de Oliveira M, Dennis MR. Structured light. Nat Photonics 2021; 15: 253-262. DOI: 10.1038/s41566-021-00780-4.
  3. Rubinsztein-Dunlop H, Forbes A, Berry MV, Dennis MR, Andrews DL, Mansuripur M, Denz C, Alpmann C, Banzer P, Bauer T, Karimi E, Marrucci L, Padgett M, Ritsch-Marte M, Litchinitser NM, Bigelow NP, Rosales-Guzmán C, Belmonte A, Torres JP, Neely TW, Baker M, Gordon R, Stilgoe AB, Romero J, White AG, Fickler R, Willner AE, Xie G, McMorran B, Weiner AM. Roadmap on structured light. J Opt 2016; 19(1): 013001. DOI: 10.1088/2040-8978/19/1/013001.
  4. Padgett M, Courtial J, Allen L. Light's orbital angular momentum. Phys Today 2004; 57(5): 35-40. DOI: 10.1063/1.1768672.
  5. Kotlyar VV, Kovalev AA. Orbital angular momentum of structurally stable laser beams. Computer Optics 2022; 46(4): 517-521. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1108.
  6. Fatkhiev DM, Butt MA, Grakhova EP, Kutluyarov RV, Stepanov IV, Kazanskiy NL, Khonina SN, Lyubopytov VS, Sultanov AK. Recent advances in generation and detection of orbital angular momentum optical beams -- A review. Sensors 2021; 21(15): 4988. DOI: 10.3390/s21154988.
  7. Kovalev AA, Kotlyar VV. Orbital angular momentum of an elliptic beam after an elliptic spiral phase plate. J Opt Soc Am A 2019; 36(1): 142-148. DOI: 10.1364/JOSAA.36.000142.
  8. Kotlyar VV, Kovalev AA, Porfirev AP. Methods for determining the orbital angular momentum of a laser beam. Comput Opt 2019; 43(1): 42-53. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-1-42-53.
  9. Forbes A. Structured light from lasers. Laser Photonics Rev 2019; 13(11): 1900140. DOI: 10.1002/lpor.201900140.
  10. Freund I. Polarization singularity indices in Gaussian laser beams. Opt Commun 2002; 201: 251-270. DOI: 10.1016/S0030-4018(01)01725-4.
  11. Wang Q, Tu C-H, Li Y-N, Wang H-T. Polarization singularities: Progress, fundamental physics, and prospects. APL Photonics 2021; 6(4): 040901. DOI: 10.1063/5.0045261.
  12. Shen Y, Pidishety S, Nape I, Dudley A. Self-healing of structured light: A review. J Opt 2022; 24: 103001. DOI: 10.1088/2040-8986/ac8888.
  13. Kumar S, Pal A, Shiri A, et al. Evolution of C-point singularities and polarization coverage of Poincaré-Bessel beam in self-healing process. Sci Rep 2024; 14: 16647. DOI: 10.1038/s41598-024-67582-w.
  14. McLaren M, Mhlanga T, Padgett MJ, Roux FS, Forbes A. Self-healing of quantum entanglement after an obstruction. Nat Commun 2014; 5: 3248. DOI: 10.1038/ncomms4248.
  15. Li S, Wang J. Adaptive free-space optical communications through turbulence using self-healing Bessel beams. Sci Rep 2017; 7: 43233. DOI: 10.1038/srep43233.
  16. Volyar AV, Bretsko MV, Akimova YaE, Egorov YuA, Milyukov VV. Sectorial perturbation of vortex beams: Shannon entropy, orbital angular momentum and topological charge. Computer Optics 2019; 43(5): 723-734. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-5-723-734.
  17. Kovalev AA. Orbital angular momentum of superpositions of optical vortices after passing through a sector diaphragm. Computer Optics 2022; 46(2): 196-203. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1072.
  18. Volyar AV, Akimova YE. Transformations of structurally stable states of spiral beams subjected to sector perturbations. Computer Optics 2021; 45(6): 789-799. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1009.
  19. Willner AE, Huang H, Yan Y, Ren Y, Ahmed N, Xie G, Bao C, Li L, Cao Y, Zhao Z, Wang J, Lavery MPJ, Tur M, Ramachandran S, Molisch AF, Ashrafi N, Ashrafi S. Optical communications using orbital angular momentum beams. Adv Opt Photonics 2015; 7(1): 66-106. DOI: 10.1364/AOP.7.000066.
  20. Ring JD, Lindberg J, Mourka A, Mazilu M, Dholakia K, Dennis MR. Auto-focusing and self-healing of Pearcey beams. Opt Express 2012; 20(17): 18955-18966. DOI: 10.1364/OE.20.018955.
  21. Franke-Arnold S, Barnett S, Yao E, Leach J, Courtial J, Padgett M. Uncertainty principle for angular position and angular momentum. New J Phys 2004; 6(1): 103. DOI: 10.1088/1367-2630/6/1/103.
  22. Yao E, Franke-Arnold S, Courtial J, Barnett S, Padgett M. Fourier relationship between angular position and optical orbital angular momentum. Opt Express 2006; 14(20): 9071-9076. DOI: 10.1364/OE.14.009071.
  23. Karimi E. Measuring the self-healing of the spatially inhomogeneous states of polarization of vector Bessel beams. J Opt 2015; 17(6): 065610. DOI: 10.1088/2040-8978/17/6/065610.
  24. Manisha, Joshi S, Khan SN, Kanseri B, Senthilkumaran P. Full characterization of partially coherent vector vortex beams via generalized Stokes parameters. Opt Lett 2025; 50(12): 3074-3077. DOI: 10.1364/OL.50.003074.
  25. Zauderer E. Complex argument Hermite-Gaussian and Laguerre-Gaussian beams. J Opt Soc Am A 1986; 3(4): 465-469. DOI: 10.1364/JOSAA.3.000465.
  26. Dennis MR. Polarization singularities in paraxial vector fields. Opt Commun 2002; 213(4-6): 201-221. DOI: 10.1016/S0030-4018(02)02088-6.
  27. Born M, Wolf E. Principles of optics: Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. 7th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 1999. ISBN: 0-521-64222-1.

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