Birth of optical vortices in propagating fields with an original fractional topological charge

拓扑量子数 物理 旋涡 涡流 角动量 贝塞尔函数 近轴近似 守恒量 拓扑(电路) 相(物质) 高斯分布 高斯光束 量子力学 光学 梁(结构) 数学 组合数学 热力学
作者
Victor V. Kotlyar,A. A. Kovalev,Alexey P. Porfirev
出处
期刊:Computer Optics [Samara National Research University]
卷期号:44 (4) 被引量:3
标识
DOI:10.18287/2412-6179-co-715
摘要

In contrast to the orbital angular momentum (OAM), which is conserved on free space propagation, the topological charge (TC) of a paraxial optical vortex (OV) is not conserved in the general case. Here, we investigate a Gaussian beam with a fractional TC in the original plane and demonstrate both theoretically and numerically how the TC changes in the course of propagation. Depending on the proximity of the topological charge to an even or odd integer number, an optical vortex with the original fractional TC is shown to behave in a number of different ways. For simple OVs (Laguerre-Gaussian or Bessel-Gaussian modes), TC is conserved both in propagation and after weak phase distortions. An experiment shows that when scattered by a random phase screen, the integer TC of an OV is conserved right up to a random phase variation of π. Therefore, in the case of weak turbulences, it is expedient to measure a discretely varying TC instead of a continuously varying OAM.

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