Galev R.   Кудрявцев А.Н.   Трашкеев С.И.  

Использование жидких кристаллов для генерации оптических вихрей. Результаты численного моделирования

Reporter: Galev R.

Получение, изучение и использование «оптических вихрей», то есть пучков света с винтовыми дислокациями волнового фронта является одним из наиболее быстро развивающихся направлений современной оптики [1]. Такие пучки, несущие в дополнение к обычному спиновому моменту фотонов также дополнительный орбитальный угловой момент, находят приложения в самых разнообразных областях науки и техники, от микроскопии и манипуляции микроскопическими объектами до  повышения скорости передачи информации и обработки изображений астрономических объектов.
  Одним из эффективных методов генерации оптических вихрей может служить взаимодействие света с жидкокристаллическими средами. Преимуществом такого подхода является возможность динамического изменения параметров выходного пучка с помощью малых внешних электромагнитных, механических, тепловых и др. воздействий на жидкий кристалл.
В настоящей работе численно моделировалась генерация оптических вихрей при  прохождении пучка лазерного излучения через слой нематического жидкого кристалла, заполняющего поперечный зазор в оптоволокне и содержащий линейную особенность — дисклинацию. В качестве падающего пучка была взята основная мода HE11 волоконного световода. Рассматривались дисклинации различной силы — от s = 1 до s = 7/2. Уравнения Максвелла решались методом FDTD на расчетных сетках, насчитывавших до 5∙108 узлов.  Было установлено, что величина генерируемого орбитального момента растет с увеличением силы дисклинации. В то же время зависимость от толщины жидкокристаллического слоя имеет немонотонный характер, с чередующимися максимумами и минимумами при определенных значениях толщины. Полученные результаты могут помочь при выборе параметров системы, обеспечивающих генерацию закрученных пучков света наиболее эффективным образом.


[1] Franke-Arnold S., Allen L., Padgett M. Advances in optical angular momentum./ Laser & Photon Rev. 2008. Vol. 2, No. 4. P. 299-313.


To reports list