Теоретическое исследование фокусировки вихревых гауссовых пучков вдоль оси кристалла

В работе аналитически и численно исследуется острая фокусировка однородно-поляризованных лазерных гауссовых пучков с вихревой фазой вдоль оси анизотропного кристалла. Для анализа использованы две модели – геометрооптическая, реализованная в программном продукте ZEMAX, и волновая, основанная на разложении по плоским волнам. В рамках волновой модели в непараксиальном случае получено аналитическое выражение для комплексной амплитуды при фокусировке вихревого гауссова пучка в анизотропной среде. Показано, что в режиме слабой фокусировки обыкновенный и необыкновенный пучки смешиваются и формируемый пучок имеет смешанный «спиральный» тип поляризации. При острой фокусировке лазерного излучения вдоль оси кристалла формируется два фокуса, соответствующих обыкновенному и необыкновенному пучкам. При наличии в падающем пучке с круговой поляризацией вихревой фазы первого порядка в этих фокусах имеют место векторные цилиндрические распределения – с азимутальной поляризацией для обыкновенного пучка и с радиальной поляризацией для необыкновенного. Аналитические выкладки проиллюстрированы результатами численного моделирования. Детально показано как покомпонентное распределение интенсивности формируемых лазерных полей, так и их поляризационное состояние. Выполненные исследования полезны для разработки устройств, выполняющих поляризационные преобразования.