Преобразование линейной поляризации в круговую при острой фокусировке оптического вихря

Abstract

В статье показано, что при острой фокусировке оптического вихря с топологическим зарядом 2 и линейной поляризацией в плоскости фокуса вблизи оптической оси не только формируется обратный поток энергии (осевая проекция вектора Пойнтинга отрицательная), но и возникает правая круговая поляризация. Причем из-за спин-орбитальной конверсии вектор поляризации на оптической оси вращается в ту же сторону (против часовой стрелки), в которую вращается вокруг оптической оси поперечный поток энергии. Если поместить в фокус поглощающую сферическую микрочастицу с центром на оптической оси, то она должна вращаться вокруг оси и вокруг своего центра масс против часовой стрелки. Моделирование подтверждает теоретические предсказания.

We have shown that when sharply focusing a linearly polarized optical vortex with topological charge 2, in the near-axis region of the focal plane, not only does a reverse energy flow (the negative on-axis projection of the Poynting vector) occur, but also the right-handed circular polariza-tion of light. Moreover, due to spin-orbital angular momentum conversion, the on-axis polarization vector and the transverse energy flow rotate around the optical axis in the same direction (counter-clockwise). If an absorbing spherical microparticle is put in the focus on the optical axis, it will rotate around the axis and around its center of mass counterclockwise. Numerical simulation results confirms the theoretical predictions.