单轴晶体中的分数光学涡旋

我们分析了无界单轴晶体中矢量旁轴波动方程的解，其形式为在圆偏振分量中传输分数光学涡旋的横电 (TE) 和横磁 (TM) 模光束。我们发现，TE 和 TM 光束在光束横截面上分布局部椭圆偏振时具有不对称结构，并根据自由 K 参数的实数或虚数值形成两组奇异光束。我们发现，具有实数 K 参数的光束左旋圆偏振分量中产生的分数光学涡旋，可以在远小于瑞利长度的小晶体长度内以整体结构形式存在，而具有虚数 K 参数的光束则无法在自由状态下维持分数光学涡旋。然而，此类光束类型可以在远场产生单电荷光学涡旋。我们还发现，能量效率和自旋 - 轨道耦合由光束的角谱定义。具有实数 K 参数的光束特征在于具有在接近晶体光轴的小角度传播的平面波的宽谱。具有虚数 K 参数的光束由两个锥形平面波扇形成。正是这一情况定义了非常高的能量效率值。