Inversion of the longitudinal component of spin angular momentum in the focus of a left-handed circularly polarized beam

A.G Nalimov,E.S Kozlova

doi:10.18287/2412-6179-co-761

Abstract

It has been shown theoretically and numerically that in the sharp focus of a circularly polarized optical vortex, the longitudinal component of the spin angular momentum vector is inverted. Moreover, if the input light to the optical system is left-hand circularly polarized, it has been shown to be right-hand polarized in the focus near the optical axis. Since this effect occurs near the focus where a backward energy flow takes place, such an inversion of the spin angular momentum can be used to detect the backward energy flow.

Highlights

Из рис. 1 видно, что при падающем поле с левой круговой поляризацией и фазовым вихрем m = 2 в центре образуется область с положительным значением вектора спинового углового момента (СУМ) диаметром примерно 0,3 мкм
If the input light to the optical system is left-hand circularly polarized, it has been shown to be right-hand polarized in the focus near the optical axis
Since this effect occurs near the focus where a backward energy flow takes place, such an inversion of the spin angular momentum can be used to detect the backward energy flow

Summary

Спиновой угловой момент в фокусе Гауссова пучка с круговой поляризацией

Рассмотрим для сравнения фокусировку обычного Гауссова пучка с круговой поляризацией. Мы выбрали топологический заряд оптического вихря m = 2, так как только при этом значении топологического заряда вблизи фокуса на оптической оси у вихревого пучка будет иметь место обратный поток энергии для левой круговой поляризации [28]. Из (12) следует, что в фокусе поперечный поток энергии для оптического вихря с правой круговой поляризацией вращается против часовой стрелки, а продольная проекция вектора Пойнтинга на оптической оси равна нулю и вблизи оси положительна. Для оптического вихря с левой круговой поляризацией в фокусе из (13) следует, что поперечный поток энергии также вращается против часовой стрелки (как и для правой круговой поляризации), а на оптической оси продольная проекция вектора Пойнтинга максимальна по модулю и отрицательна Из (14) следует, что для правой круговой поляризации поперечная составляющая вектора СУМ вращается вокруг оптической оси против часовой стрелки, а продольная проекция СУМ в фокусе на оптической оси равна нулю и вблизи оптической оси положительная. А для левой круговой поляризации из (15) следует, что поперечная составляющая СУМ вращается по часовой стрелке, а продольная проекция

СУМ в фокусе на оптической оси положительная

Ei Ek

Сведения об авторах