强聚焦光束中角动量转换的简单解析模型
光学
2015-05-14 v1
摘要
我们提出一个几何光学模型来描述强聚焦光学系统中的矢量光束变换。与通常基于焦平面附近聚焦场分布的方法不同,我们采用在出瞳附近立即形成的变换光束图案。在该截面上,输出场分布的细节并非主要物理兴趣所在,但入射光束偏振态的变换得到了适当考虑。这使得我们能够获得在变换光束空间中处处有效的自旋和轨道角动量表示。对于仅受圆形孔径限制的横向均匀圆偏振入射光束,可以得到简单的解析结果。分析了输出光束的自旋和轨道角动量的行为及其对聚焦强度(孔径角)的依赖性。所获得的解析结果与对空间非均匀高斯光束和拉盖尔-高斯光束进行的计算在定性上吻合良好,在定量上具有合理的一致性。应用于拉盖尔-高斯光束时,该模型为分析已经具有一定自旋和轨道角动量混合的光束中的角动量变换提供了可能性。该模型为自旋-轨道角动量转换的定性分析提供了高效且物理透明的工具。它可以推广到具有复杂空间和偏振结构的入射光束。
引用
@article{arxiv.0910.0129,
title = {A Simple Analytical Model of the Angular Momentum Transformation in Strongly Focused Light Beams},
author = {A. Ya. Bekshaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:0910.0129},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 5 figures. The paper has appeared as an attempt to clearly understand transformations of the light beam polarization in the course of strong focusing. It provides description of the optical vortex formation after focusing a circularly polarized beam and explains why the the orbital angular momentum emerges in the focused beam