Design of a compact setup to generate and test optical vortex beams

Abstract

ABSTRACT:We present a compact design to generate and test different vortex beams with orbital angular momentum (OAM). The design consists of a mask that contains both, a binary amplitude hologram and a pinhole. When the mask is illuminated and the pinhole is blocked, the hologram produces a vortex beam with OAM whose intensity distribution can be observed in the far field. When the pinhole is unblocked a reference wavefront is generated which allows testing interferometrically the spatial phase distribution of the beam. We numerically simulate the experiment for two kind of beams containing OAM: Laguerre-Gaussian like vortex beams and Mathieu beams.Key words: optical vortex; computer generated holograms; fork hologram; orbital angular momentum; Mathieu beams. RESUMEN:Presentamos un diseño compacto para generar y testear diferentes vórtices ópticos con momento angular orbital (OAM). El diseño consiste en una máscara que contiene un holograma binario y un pinhole. Cuando la máscara es iluminada y el pinhole se bloquea el holograma produce un vórtice óptico con OAM cuya distribución de intensidades se observa en el campo lejano. Cuando se deja pasar la luz proveniente del pinhole se genera una onda de referencia que permite testear de manera interferométrica la distribución especial de fase del haz. Mostramos simulaciones numéricas del experimento para dos clases de haces conteniendo OAM: un haz tipo Laguerre-Gauss y un haz Mathieu.Palabras clave: vórtices ópticos; holograma generado por computadora; holograma tenedor; momento angular orbital; haces Mathieu. REFERENCES AND LINKS / REFERENCIAS Y ENLACES[1] L. Allen, M. W. Beijersbergen, R. J. C. Spreeuw, and J. P. Woerdman, "Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes," Phys. Rev. A 45, 8185-8189 (1992 [10] C. López-Mariscal, J. C. Gutiérrez-Vega. "The generation of nondiffracting beams using inexpensive computer-generated holograms." American Journal of Physics 75.1, 36-42 (2007).https://doi.org/10.1119/1.2359001[11] A. Vasara, J. Turunen, and A. T. Friberg. "Realization of general nondiffracting beams with computergenerated holograms." J. Opt. Soc. Am A 6.11, 1748Am A 6.11, -1754Am A 6.11, (1989.https://doi.org/10.1364/JOSAA.6.001748[12] J. Marín-Sáez, M.V. Collados, I. J. Sola, J. Atencia. "White-light optical vortices generated with holographic optical elements." Opt. Pura Apl 48, 129-133 (2015).