Гигантские всплески и провалы орбитального углового момента в устойчивых к простому астигматизму структурированных Лагерр–Гауссовых пучках

Abstract

В статье исследуются условия формирования астигматически инвариантных структурированных Лагерр–Гауссовых пучков в случае простого астигматизма. Теоретически и экспериментально найдены условия астигматической инвариантности: фазовый параметр theta; структурированного Лагерр–Гауссова пучка равен арктангенсу отношения длины Рэлея z0 и фокусного расстояния fcyl цилиндрической линзы для единичного epsilon;=1 амплитудного параметра. Для остальных значений амплитудного параметра epsilon;NotEqual;1 условие астигматической инвариантности задается равенством орбитального углового момента структурированного Лагерр–Гауссова и астигматически инвариантных структурированных Лагерр–Гауссовых пучков. Также обнаружены резкие всплески и провалы орбитального углового момента в астигматически инвариантных структурированных Лагерр–Гауссовых пучках в области, где орбитальный угловой момент обращается в ноль. Высота и глубина всплесков и провалов значительно превышают максимальные и минимальные значения орбитального углового момента в обычных структурированных Лагерр–Гауссовых пучках при заданной параметризации. Показано, что возникновение всплесков и провалов орбитального углового момента вызвано радикальной перестройкой спектра Лагерр–Гауссовых мод в виде их жесткого упорядочения. Теоретический расчет, сопровождаемый компьютерным моделированием, и эксперимент хорошо согласуются друг с другом.