Abstract

Tight focusing of light with mth-order circular-azimuthal polarization was investigated. This is a new type of inhomogeneous hybrid polarization that combines the properties of mth order cylindrical polarization and circular polarization. Using the Richards-Wolf formalism, we obtained analytical expressions in the focal spot for the projections of the electric and magnetic field, the intensity distribution, the projections of the Poynting vector, and the spin angular momentum. It was shown theoretically and numerically that at the focus, the intensity has 2(m+1) local maxima located on a circle centered on an on-axis intensity null. It was shown that 4m vortices of a transverse energy flow were produced at the focus, with their centers located between the local intensity maxima. It was also shown that in the focal plane, the transverse energy flow changes the direction of rotation 2(2m+1) times around the optical axis. It is interesting that the longitudinal projection of the spin angular momentum at the focus changes sign 4m times. In those areas of the focal plane where the transverse energy flow rotates counterclockwise, the longitudinal projection of the spin angular momentum is positive, and the polarization vector rotates counterclockwise in the focal plane. Conversely, if the energy flow rotates clockwise, the polarization vector rotates clockwise, and the longitudinal projection of the spin angular momentum is negative. Numerical simulations are in agreement with the theoretical investigation.

Highlights

  • Tight focusing of light with mth-order circular-azimuthal polarization was investigated

  • This is a new type of inhomogeneous hybrid polarization that combines the properties of mth order cylindrical polarization and circular polarization

  • It was shown that 4m vortices of a transverse energy flow were produced at the focus, with their centers located between the local intensity maxima

Read more

Summary

Интенсивность света с гибридной поляризацией в фокусе

Рассмотрим амплитуды начальных векторов напряженности электрического и магнитного полей с гибридной поляризацией m-го порядка в следующем виде: E. Где E и Н – вектора напряженности электрического и магнитного полей, m – целое положительное число, определяющее порядок цилиндрической поляризации, A(θ) – амплитуда начального светового поля, в зависимости от угла наклона к оптической оси. С помощью формализма Ричардса–Вольфа [1] можно найти проекции вектора напряженности электрического поля в остром фокусе апланатической системы для начального поля вида (1): Ex im 2. Из (2) можно найти распределение интенсивности электрического поля в плоскости фокуса (z = 0): Im. Из (7) при m = 0 следует известное выражение для распределения интенсивности в остром фокусе для начального светового поля с линейной поляризацией [1, 18]: I0. При m = 1 из (7) следует, что интенсивность в фокусе для гибридного поля (1) первого порядка имеет вид: I1

Поток энергии в фокусе для света с гибридной поляризацией
Спиновый угловой момент в фокусе поля с гибридной поляризацией
Результаты моделирования фокусировки света с гибридной поляризацией
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call