Фазовые сингулярности и оптические вихри в фотонике

А.П. Порфирьев^а, б, А.А. Кучмижак^в, г, С.О. Гурбатов^в, г, С. Йодказис^д, е, С.Н. Хонина^а, б, Ю.Н. Кульчин^в, г
^аИнститут систем обработки изображений РАН — филиал ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН, ул. Молодогвардейская 151, Самара, 443001, Российская Федерация
^бСамарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева, Московское ш. 34, Самара, 443086, Российская Федерация
^вИнститут автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН, Владивосток, Российская Федерация
^гДальневосточный федеральный университет, ул. Суханова 8, Владивосток, 690950, Российская Федерация
^дSwinburne University of Technology, Melbourne, Australia
^еMelbourne Centre for Nanofabrication, Australian National Fabrication Facility, Wellington Road, Clayton 151, Melbourne, 3168, Australia

Со второй половины XX в. широкое распространение получили идеи разработки методов формирования оптических вихрей (ОВ) или ОВ-пучков — областей кругового движения потока энергии в электромагнитной волне вокруг так называемых точек фазовых сингулярностей. Уникальность таких световых полей заключается в особой спиральной структуре волнового фронта, обеспечивающей наличие у них орбитального углового момента (ОУМ), который может быть передан веществу и вызвать вращательное движение нано- и микрообъектов. В настоящее время ОВ-пучки активно используются для решения как прикладных, так и фундаментальных проблем оптики и фотоники. Последовательно рассмотрены этапы развития, а также основные достоинства и недостатки методов формирования ОВ-пучков — от возникновения фазовых сингулярностей при рассеянии света в неоднородных средах до последних разработок в области вихревых микролазеров для контролируемой генерации световых полей с заданным ОУМ на нано- и микромасштабе.

Ключевые слова: сингулярная оптика, оптические вихри, топологический заряд, спиральная фазовая пластина, спин-орбитальное взаимодействие, вилкообразные голограммы, метаповерхности, интегрально-оптические элементы, лазерная нанофабрикация
PACS: 07.60.−j, 42.62.−b, 42.70.−a, 42.79.−e, 42.82.−m, 78.20.Fm (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.07.039028
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/8/b/
Web of Science

001099034300001
Scopus

2-s2.0-85182905740
Цитата: Порфирьев А П, Кучмижак А А, Гурбатов С О, Йодказис С, Хонина С Н, Кульчин Ю Н "Фазовые сингулярности и оптические вихри в фотонике" УФН 192 841–866 (2022)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 мая 2021, доработана: 19 июля 2021, одобрена в печать: 23 июля 2021

English citation: Porfirev A P, Kuchmizhak A A, Gurbatov S O, Juodkazis S, Khonina S N, Kulchin Yu N “Phase singularities and optical vortices in photonics” Phys. Usp. 65 789–811 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.07.039028

Список литературы (508) Статьи, ссылающиеся на эту (14) ↓ Похожие статьи (20)

Cho H, Lee S et al Optics and Lasers in Engineering 178 108190 (2024)
Ustinov A V, Porfirev A P, Khonina S N Photonics 11 962 (2024)
Porfirev A P, Khonina S N et al Sensors 24 1166 (2024)
Savelyev D A, Bourdine A V et al Optical Technologies for Telecommunications 2022, (2023) p. 21
Ikonnikov D A, Myslivets S A et al Photonics 10 469 (2023)
Pomeshchikov M I, Khonina S N Opt. Mem. Neural Networks 32 S167 (2023)
Angelsky O V, Mokhun I I et al Front. Phys. 11 (2023)
Dubman A B 2023 IX International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT), (2023) p. 1
Bodunov A P, Khonina S N Opt. Mem. Neural Networks 31 14 (2022)
Khorin P A, Khonina S N et al Sensors 22 7365 (2022)
Khorin P A, Serafimovich P G et al Optical Technologies for Telecommunications 2021, (2022) p. 10
Khonina S N, Khorin P A et al Appl. Phys. B 128 (3) (2022)
Khonina S N, Ustinov A V, Porfirev A P Opt. Lett. 47 3988 (2022)
Slavchev V, Bozhikoliev I et al Opt Quant Electron 54 (6) (2022)