Том 34, номер 01, статья № 1

Аннотация:

Рассмотрено применение четырех методов регистрации оптических вихрей в модельных задачах сингулярной оптики. Приведены вычислительные схемы, построение которых необходимо для программной реализации алгоритмов, указана входная информация, требуемая для работы компьютерных приложений. Особое внимание уделялось точности регистрации числа и координат особых точек волнового фронта. В зависимости от характеристик методов и объема входных данных были определены области (эксперимент или исключительно численное моделирование) их возможного использования.

Ключевые слова:

оптические вихри, особые точки волнового фронта, локальные наклоны волнового фронта, датчик Шека–Гартмана

Список литературы:

1. Ng J., Lin Z., Chan C.T. Theory of optical trapping by an optical vortex beam // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. P. 103601-1–4. DOI: 10.1103/PhysRevLett.104. 103601.
2. Gahagan K.T., Swartzlander G.A.Jr. Optical vortex trapping of particles // Opt. Lett. 1996. V. 21, N 11. P. 827–829.
3. Gahagan K.T., Swartzlander G.A.Jr. Trapping of low-index microparticles in an optical vortex // J. Opt. Soc. Am. B. 1998. V. 15, N 2. P. 524–534.
4. Cheng-Shan Guo, Ya-Nan Yu, Zhengping Hong. Optical sorting using an array of optical vortices with fractional topological charge // Opt. Commun. 2010. V. 283. P. 1889–1893. DOI: 10.1016/j.optcom.2009.12.063.
5. Wu J., Li H., Li Y. Encoding information as orbital angular momentum states of light for wireless optical communications // Opt. Eng. 2007. V. 46, N 1. P. 019701-1–019701-5.
6. Gibson G., Courtial J., Padgett M.J., Vasnetsov M., Pas’ko V., Barnett S.M., Franke-Arnold S. Free-space information transfer using light beams carrying orbital angular momentum // Opt. Express. 2004. V. 12, N 22. P. 5448–5456.
7. Popiołek-Masajada A., Masajada J., Kurzynowski P. Analytical model of the optical vortex scanning microscope with a simple phase object // Photonics. 2017. V. 4, N 38. P. 1–14. DOI: 10.3390/photonics4020038.
8. Vadnjal A.L., Etchepareborda P., Federico A., Kaufmann G.H. Measurement of in-plane displacements using the phase singularities generated by directional wavelet transforms of speckle pattern images // Appl. Opt. 2013. V. 52, N 9. P. 1805–1813.
9. Passos M.H.M., Lemos M.R., Almeida S.R., Balthazar W.F., Da Silva L., Huguenin J.A.O. Speckle patterns produced by an optical vortex and its application to surface roughness measurements // Appl. Opt. 2017. V. 56, N 2. P. 330–335.
10. Wang W., Qiao Y., Ishijima R., Yokozeki T., Honda D., Matsuda A., Hanson S.G., Takeda M. Constellation of phase singularities in a specklelike pattern for optical vortex metrology applied to biological kinematic analysis // Opt. Express. 2008. V. 16, N 18. P. 13908–13917.
11. Li X., Tai Y., Zhang L., Li H., Li L. Characterization of dynamic random process using optical vortex metrology // Appl. Phys. B. 2014. V. 116. P. 901–909. DOI: 10.1007/s00340-014-5776-3.
12. Patorski K., Pokorski K. Examination of singular scalar light fields using wavelet processing of fork fringes // Appl. Opt. 2011. V. 50, N 5. P. 773–781.
13. Huang H., Luo J., Matsui Y., Toyoda H., Inoue T. Eight-connected contour method for accurate position detection of optical vortices using Shack–Hartmann wavefront sensor // Opt. Eng. 2015. V. 54, N 11. P. 111302-1–111302-7. DOI: 10.1117/1.OE.54.11.111302.
14. Chen M., Roux F.S. Dipole influence on Shack–Hartmann vortex detection in scintillated beams // J. Opt. Soc. Am. A. 2008. V. 25, N 5. P. 1084–1090.
15. Fried D.L. Branch point problem in adaptive optics // J. Opt. Soc. Am. A . 1998. V. 15, N. 10. P. 2759–2767.
16. Sztul H.I. and Alfano R.R. Double-slit interference with Laguerre–Gaussian Beams // Opt. Lett. 2006. V. 31, N. 7. P. 999–1001.
17. Khajavi B., Ureta R.G., and Galvez E.J. Determining vortex-beam superpositions by shear interferometry // Photonics. 2018. V. 5, N 16. P. 1–12.
18. Оберг Р.Дж. Технология COM+. Основы и программирование: М.: Вильямс, 2000. 480 с.
19. Трельсен Э. Модель COM и применение ATL 3.0. СПб.: БХВ, 2000. 928 с.
20. Indebetouw G. Optical vortices their propagation // J. Modern Opt. 1993. V. 40, N 1. P. 73–87.
21. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 212 с.
22. Кандидов В.П., Чесноков С.С., Шленов С.А. Дискретное преобразование Фурье. М.: Изд-во физического факультета МГУ, 2019. 88 с.
23. Angelsky O.V., Maksimyak A.P., Maksimyak P.P., Hanson S.G. Spatial behaviour of singularities in fractal- and gaussian speckle fields // Open Opt. J. 2009. V. 3. P. 29–43.
24. Nye J.F. Natural focusing and fine structure of light. Caustics and wave dislocations. Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing 1999. 328 p.
25. Chen M., Roux F.S., Olivier J.C. Detection of phase singularities with a Shack–Hartmann wavefront sensor // J. Opt. Soc. Am. A. 2007. V. 24, N 7. P. 1994–2002.
26. Канев Ф.Ю., Аксенов В.П., Веретехин И.Д. Регистрация оптических вихрей датчиком Шека–Гартмана // Вестн. РФФИ. 2018. № 4. С. 8–10.
27. White A.G., Smith C.P., Heckenberg N.R., Rubinsztein-Dunlop H., McDuff R., Weiss C.O., Tamm C. In­terferometric Measurements of phase singularities in the output of a visible laser // J. Modern Opt. 1991. V. 38, N 12. P. 2531–2541.
28. Denisenko V.G., Minovich A., Desyatnikov A.S., Krolikowski W., Soskin M.S., Kivshar Y.S. Mapping phases of singular scalar light fields // Opt. Lett. 2008. V. 33, N 1. P. 89–91.
29. Канев Ф.Ю., Аксенов В.П., Стариков Ф.А., Долгополов Ю.В., Копалкин А.В., Веретехин И.Д. Алгоритм определения топологических зарядов и числа оптических вихрей по ветвлению полос интерференционной картины // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 8. С. 620–627.