Анотація до роботи:

Єгоров Ю.О. Тонка структура монохроматичних та поліхроматичних сингулярних пучків у одноосьовому кристалі. - Рукопис

Дисертація на змагання наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.05 - оптика, лазерна фізика. - Таврический національний університет, Сімферополь, 2005.

У роботі проведене теоретичне й експериментальне дослідження процесів генерації й керування оптичними вихорами, що виникають у системі одноосьовий кристал – поляризаційний фільтр, як у когерентних, так і в поліхроматичних пучках.

Показано, що одноосьовий кристал здатний істотно перетворити структуру вихідного пучка таким чином, що в ортогонально поляризованої компоненті народжуються оптичні вихори, топологічний заряд яких на дві одиниці відрізняється від заряду вихідного пучка. Знак топологічного заряду задається співвідношенням між знаком топологічного заряду вихідного пучка й напрямком циркуляції кругової поляризації в цьому пучку. Проаналізовано тонку структуру поляризації й топологічного заряду оптичних вихорів і показано, що за допомогою елементів поляризаційного фільтра утримуючого чвертьхвильову пластинку й поляризатор можна керувати радіальним і азимутальним положенням одиничних оптичних вихорів у перетині пучка. Показано, що при розповсюдженні поліхроматичного пучка через кристал і поляризаційний фільтр на оптичній осі пучка з ортогональною поляризацією народжується поліхроматичний вихор із подвійним топологічним зарядом, що має широкий спектральний діапазон довжин хвиль.

1. Експериментально й теоретично показано, що одноосьовий кристал здатний істотно перетворити структуру вихідного пучка таким чином, що для циркулярно-поляризованого світу в ортогонально поляризованої компоненті народжуються оптичні вихори, топологічний заряд яких на дві одиниці відрізняється від заряду вихідного пучка.

2. На підставі формалізму Джонса показано, що елементи поляризаційного фільтра й напівхвильова пластинка дозволяють керувати радіальним і азимутальним положенням одиничних оптичних вихорів у перетині пучка.

3. Проаналізовано тонку структуру поляризації й структури серцевини оптичних вихорів. Показано, що всяке поляризаційне збурення, що вноситься поляризаційним фільтром, викликає зміну структури серцевини оптичних вихорів - з'являється додатковий парціальний оптичний вихор із протилежним топологічним зарядом.

4. Для аналізу стану оптичного вихору теоретично отримані орбітальні параметри, що дозволяють вимірювати основні характеристики структури сингулярностей у монохроматичному й поліхроматичному комбінованому пучках. Запропоновано й експериментально випробувано метод їхнього вимірювання.

5. Експериментально й теоретично показано, що поліхроматичний пучок який пройшов кристал і поляризаційний фільтр переносить білий вихор з подвійним топологічним зарядом на осі. Незбурений білий вихор має однорідну структуру розподілу інтенсивності. Зокрема, лінії рівної інтенсивності охоплюють вісь пучка.

6. Розроблено й експериментально випробувано метод передачі кольорів і відтінків у серцевині поляризаційної сингулярності у зображенні поліхроматичного пучка. Показано, що хромаскопічне зображення серцевини містить систему білих ліній, що поділяють дві групи кольорів і відтінків: синій та червоний.

Публікації автора:

1^*.Воляр А.В., Фадеева Т.А., Егоров Ю.А. Векторные сингулярности гауссовых пучков в одноосных кристаллах: генерация оптических вихрей // Письма в ЖТФ. – 2002. – T.28. – B.22. – C.70-77.

2* Volyar A.V., Kiselev A. P., Egorov Yu. A. Eigen-Polarization beams in uniaxial crystals // Proc. SPIE. – 2004. - V.5582.- P.98-105.

3^*. Volyar A.V., Egorov Yu.A. Quasi-Monochromatic Optical Vortices // IEEE. USA – 2003. – №03EX715, V.2. – P.51-53.

4^*. A.V. Volyar, T.A. Fadeyeva, Yu.A. Egorov, O.A. Shipulin // Dynamics of the dislocation reactions in the single-axis crystals. // Proceedings of SPIE. V5257. P280-285

5^*. Volyar A.V., Fadeyeva T.A., Egorov Yu.A. Dynamics of the Dislocation Reactions and Optical Self-Recovering: Single-Axis Crystals // Proc. IEEE Danvers USA. – 2002. – №02EX549, P.295-299.

6^*. Egorov Yu.A., Fadeyeva T.A., Volyar A.V. Fine Structure of Singular Beams in Crystals: Colours and Polarization // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2004. – V.6. – P.217–228.

7^* Воляр А.В., Егоров Ю.А., Рыбась А.Ф., Фадеева Т.А. Тонкая структура оптических вихрей в кристалле: монохроматический сингулярный пучок // ЖТФ. – 2004. – T.74. – B.12. – C.90-93.

8^*. Egorov Yu. A., Fadeyeva T.A., Rubass A.F., Volyar A.V. // White Optical Vortices in LiNbO₃ Crystal // Proc. SPIE. – 2004. – V. 5582. – P. 286-296.

9^*. Воляр А.В., Егоров Ю.А., Рыбась А.Ф., Фадеева Т.А. Тонкая структура «белых» оптических вихрей в кристалле // Письма в ЖТФ. – 2004. – T.30. – B.16. – C.82-89.

Література, що цитувалася

1. Freund I. Critical point explosions in two - dimensional wave fields // Opt. Commun. - 1999. - V.159. - P.99 - 117.

2. Nye J.F., F.R.S. Natural Focusing and Fine Structure of Light. Caustics and Wave Dislocation // Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia. - 1999. - P.327.

3. Nye, J.F & Berry, M.V. Dislocations in wave trains // Proc. R. Soc. A. - 1974. - 336, 165-190.

4. Soskin M.S., Vasnetsov M.V. Linear Theory of Optical Vortices. // Optical Vortices. Nova Science Publishers, Inc. NY: Vasnetsov M. and Staliunas K. (eds.) - 1999. - P.1-35.

5. M.Beijersbergen, R.Coerwinker, M. Kristensen, J. Woerdman Spiral-phase-plates // Opt. Commun. - 1994. - V.112. - P.121.

6. Berry M.V., Dennis M.R. Phase singularities in isotropic random waves// Proceedings of Royal Society of London A – 2000. – V.456. – P.2059-2079.

7. Leach J., Yao E., Padgett M.J. Observation of the vortex structure of a non-integer vortex beam // New Journal of Physics. - 2004. - No.6 (71). - P.1-8.

8. Leach J. and Padgett M.J. Observation of chromatic effects near a white-light vortex // New Journal of Physics. - 2003. - No.5. - P.154.1-154.7.

9. Desyatnikov A., Kivshar Yu., Torner L. Optical vortices and optical solitons // Progr. Optics. - 2005. - V47. - P.1 - 61.

10. Soskin M.S., Vasnetsov M.V. Singular Optics. // Progr. Optics. - 2001. - 42. - P. 219 - 276.

11. Ciattoni A., Cincotti G., Palma C.. Circularly polarized beams and vortex generation in uniaxial media // J. Opt. Soc. Am. A. - 2003. - V.20, №1. - Р.163-171.

12. Ciattoni A., Cincotti G., Provenziani D., Palma C. Paraxial propagation along the optical axis of a uniaxial medium // Physical Review E. - 2002. - V.66. - 0366114-1 - 0366114-11.

13. M. Dennis. Local properties and statistics of phase singularities in generic wavefields // Proceedings of SPIE. - 2001. - V.4403. - P.13-23.

14. Soskin M.S., Polyanskii P.V., Arkhelyuk O.O. Computer-synthesized hologram-based rainbow optical vortices // New Journal of Physics. - 2004. - No.6 (196). - P.1-8.

15. Berry M.V. Coloured phase singularities // New Journal of Physics. - 2002. - No.4. - P.66.1-66.14.