Здійснено систематичне дослідження основних властивостей оптичних пучків з фазовими сингулярностями, або дислокаціями хвильових фронтів. Висвітлено принципи сингулярної оптики та властивості оптичних вихорів, що утворюються навколо дислокацій хвильового фронту. Пояснено причину виникнення орбітального кутового моменту (ОКМ) у пучка з оптичним вихором. Розглянуто крайові дислокації хвильового фронту на моделі інтерференції двох двовимірних або звичайних гауссових пучків. Показано сценарії колапсу системи з двох поперечних оптичних вихорів та двох ліній фазових сідел, а також розгортання крайової дислокації за умов зіткнення з лінією фазового сідла. На базі голографічного принципу розроблено методику генерації лабораторних пучків з дислокаціями хвильового фронту у вигляді осьових і позаосьових оптичних вихорів, зокрема у вигляді суперпозиції двох мод Лягерра - Гаусса. Введено термін "комбінованих" пучків як суперпозиції або декількох мод Лягерра - Гаусса. Розглянуто траєкторії оптичних вихорів у комбінованих пучках. Доведено можливість виходу траєкторії вихору за межі пучка та порушення закону збереження сумарного топологічного заряду. Для комбінованих пучків виконано аналіз розподілу ОКМ у перерізі пучка та одержано аналітичний вираз, що описує інтерференцію ОКМ пучків. За допомогою лабораторних пучків уперше в оптичному експерименті досліджено анігіляцію оптичних вихорів з протилежними знаками топологічних зарядів й обертання пари вихорів з топологічними зарядами одного знаку навколо оптичної осі пучка. Показано вплив слабкого когерентного фону на оптичні вихори вищих топологічних зарядів. Реалізовано схему просторового розділення компонент оптичного пучка з різними значеннями орбітального кутового моменту. Експериментально досліджено генерацію фазових дислокацій шляхом утворення світлоіндукованої лінзи у нелінійно-оптичному середовищі. Уперше показано подвоєння топологічного заряду оптичного вихору за умов генерації другої оптичної гармоніки. В оптичному діапазоні виконано безпосередній експеримент щодо спостереження ротаційного ефекту Допплера для пучків з орбітальним кутовим моментом, за зсуву частоти порядку 1 Гц. Реалізовано однопучковий інтерферометр для вимірювання фазового зсуву між компонентами з нульовим та ненульовим ОКМ у разі обертання комбінованого пучка. Одержано спектральне розділення ОКМ-компонент за умов обертання пучка. Досліджено загальний випадок обертання позаосьового параксіального оптичного пучка, що обертаються навколо референтної осі.

  Скачати повний текст

Побудовано систему сингулярностей поля вектора Умова - Поінтінга для поля загального типу. Визначено топологічні закономірності для дефектів такого типу. Аналітично й експериментально встановлено взаємозв'язок систем сингулярностей вектора Умова - Поінтінга з традиційними оптичними сингулярностями, а також між параметрами сіток особливих точок векторного поля та його традиційними усередненими характеристиками. Експериментально досліджено наявність орбітального моменту імпульсу в області поля, що містить C-точку. Одержані результати дослідження є теоретичною засадою розробки оптичних пінцетів нового типу, що дозволяють контролювати та керувати параметрами технологічних процесів, які оперують об'єктами мікронних і субмікронних розмірів, незалежно від оптичних характеристик мікрооб'єктів.

  Скачати повний текст