Generación de haces con vórtices ópticos mediante lentes generadoras de vórtices discretas

G. RUMI; D ACTIS; D. AMAYA; A. LENCINA

Merlo

Congreso; Congreso; 100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015; 2015

Asociasión Física Argentina

Los vórtices ópticos ocurren cuando el campo electromagnético es autoestado del momento angular orbital. El método usual para generarlos consiste en utilizar una fuente de luz con simetría azimutal, un modulador espacial con una máscara de fase espiral y una lente física, obteniendo como resultado un haz de Kummer en el plano focal de la lente [1-2]. En la práctica la modulación de fase es discreta y el resultado es una suma de haces de Kummer en el mismo plano focal [3]. La calidad del vórtice, es decir el peso relativo del haz principal, aumenta con el número de pasos discretos n de la máscara de fase, precisando n > 8 para tener haces comparables a los ideales [3]. Recientemente se demostró que incluir en la máscara de fase espiral una fase cuadrática (es decir una lente virtual), y observar en el foco del sistema de lentes, mejora la calidad para n < 8 llegando a obtener buenosvórtices con n = 2 [4]. En este trabajo se obtiene la solución analítica de la generación de vórtices utilizando como máscara de fase discreta una que sume tanto la espiral como la cuadrática. En este caso también se obtiene como resultado una suma de haces de Kummer, pero cada componente se enfoca en un plano distinto sobre el eje óptico. Es decir, se predicen vórtices con distintas cargas topológicas separados longitudinalmente. A modo de validación de estos resultados teóricos, se realiza una verificación experimental midiendo intensidad y fase en los planos de interés.[1] A. M. Yao, and M. J. Padgett, Orbital angular momentum: origins, behavior and applications. Adv. Opt. Phot. 3, 161 (2011)[2] G. Anzolin et al, Method to measure off-axis displacements based on the analysis of the intensity distribution of a vortex beam, Phys. Rev. A 79, 033845 (2009)[3] N. Zhang et al, Analysis of multilevel spiral phase plates using a Dammann vortex sensing grating, Opt. Express, 18, 25987 (2010)[4] N. Londoño et al, Generation of optical vortices by using binary vortex producing lenses. App. Opt. 54, 796 (2015).