Orbital angular momentum and nonparaxial light beams

Barnett, Stephen M.; Allen, L

doi:10.1887/0750309016/b1142c14

Cited by 56 publications

(98 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Serious theoretical difficulties are encountered when attempting to separately consider L and S for the electromagnetic fields ( [7], [8] On the other hand, the total integrated value of the angular momentum of the electromagnetic field, expressed here in convenient units as an integral over all space involving the electric and magnetic fields E(r) and B(r)…”

Section: The Separation Of L and Smentioning

confidence: 99%

Helicity and angular momentum: A symmetry-based framework for the study of light-matter interactions

2012

View full text Add to dashboard Cite

We propose a new theoretical and practical framework for the study of light-matter interactions and the angular momentum of light. Our proposal is based on helicity, total angular momentum, and the use of symmetries. We compare the new framework to the current treatment, which is based on separately considering spin angular momentum and orbital angular momentum and using the transfer between the two in physical explanations. In our proposal, the fundamental problem of spin and orbital angular momentum separability is avoided, predictions are made based on the symmetries of the systems, and the practical application of the concepts is straightforward. Finally, the framework is used to show that the concept of spin to orbit transfer applied to focusing and scattering is masking two completely different physical phenomena related to the breaking of different fundamental symmetries: transverse translational symmetry in focusing and electromagnetic duality symmetry in scattering.

show abstract

Section: The Separation Of L and Smentioning

confidence: 99%

Helicity and angular momentum: A symmetry-based framework for the study of light-matter interactions

2012

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The first of them, the first term of (15) or (14), is a volume integral with spin character. The second, the second term of (15) or (14), is a surface integral.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Ohanian [14] treated the angular momentum by expressing the magnetic field as the curl of the vector potential and decomposing the latter, but his method has the disadvantage of not being gauge invariant. Barnett and Allen [15] assumed an azimuthal phase dependence of one particular form. Barnett [16] applied the concept of angular momentum flux arising from the conservation laws of classical field theory to monochromatic waves of specified azimuthal phase dependence but did not treat the boundary conditions necessary to resolve the plane wave issue.…”

Section: ∫ × [E(rt) × B(rt)]mentioning

confidence: 99%

Angular momentum of the electromagnetic field: the plane wave paradox resolved

Stewart¹

2005

Eur. J. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract.The angular momentum of a classical electromagnetic plane wave of arbitrary extent is predicted to be, on theoretical grounds, exactly zero. However, finite sections of circularly polarized plane waves are found experimentally to carry angular momentum and it is known that the contribution to the angular momentum arises from the edges of the beam. A mathematical model is described that gives a quantitative account of this effect and resolves the paradox.

show abstract

“…Пучки Бесселя имеют орбитальный угловой мо-мент [7,8]. Суперпозиция пучков Бесселя может об-ладать продольной периодичностью (аналог эффекта Тальбота) [9,10] или вращаться вокруг оптической оси при распространении [11,12].…”

Section: Introductionunclassified

“…Недавно открытые пучки Ханкеля-Бесселя [24] могут приме-няться для зондирования атмосферы, так как обладают устойчивостью к турбулентности атмосферы [25]. В [26,27] теоретически были рассмотрены векторные пучки Бесселя, для которых были получены аналити-ческие выражения для плотности ОУМ [7,8,28]. Заме-тим здесь, что, так как энергия всего пучка Бесселя не ограничена, полный ОУМ тоже не ограничен.…”

Section: Introductionunclassified

Analysis of the orbital angular momentum of superposition of diffraction-free Bessel beams with a complex shift

Kovalev¹,

Kotlyar²,

Porfirev³

et al. 2015

Computer Optics

View full text Add to dashboard Cite

Институт систем обработки изображений РАН, 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва(национальный исследовательский университет) (СГАУ) Аннотация Получено аналитическое выражение для расчёта нормированного орбитального углово-го момента (ОУМ) для суперпозиции смещённых с оптической оси пучков Бесселя с одина-ковым топологическим зарядом. Это выражение позволяет формировать бездифракционные пучки с разным распределением интенсивности, но с одинаковым ОУМ. Показано также, что комплексное смещение пучка Бесселя приводит к изменению распределения интенсив-ности в сечении пучка и изменению его ОУМ. Суперпозиция двух и более пучков Бесселя с комплексным смещением может не менять ОУМ, хотя распределение интенсивности будет меняться. Эксперимент хорошо согласуется с теорией.Ключевые слова: бездифракционный лазерный пучок, непараксиальная мода Бесселя, орбитальный угловой момент, комплексное смещение решения уравнения Гельмгольца, мо-дулятор света. В этой работе рассматривается суперпозиция смещённых с оптической оси пучков Бесселя одина-кового порядка (с одинаковым топологическим заря-дом). Получено общее аналитическое выражение для ОУМ такой суперпозиции. Показано, что если весо-вые коэффициенты суперпозиции -действительные числа, то ОУМ всей суперпозиции пучков Бесселя равен ОУМ одного несмещённого пучка Бесселя. Это позволяет формировать бездифракционные пучки с разным распределением интенсивности, но с одина-ковым ОУМ. Показано, что суперпозиция множества одинаковых пучков Бесселя, центры которых распо-ложены на окружности любого радиуса, эквивалентна одному пучку Бесселя из этой суперпозиции, распо-ложенному в центре окружности. Показано также, что комплексное смещение пучка Бесселя приводит к изменению распределения интенсивности в сечении пучка и изменению его ОУМ. Суперпозиция двух пучков Бесселя с комплексным смещением может не менять ОУМ, хотя распределение интенсивности бу-дет меняться. Результаты моделирования хорошо со-гласуются с экспериментальными данными. Введение

show abstract

Orbital angular momentum and nonparaxial light beams

Cited by 56 publications

References 0 publications

Helicity and angular momentum: A symmetry-based framework for the study of light-matter interactions

Helicity and angular momentum: A symmetry-based framework for the study of light-matter interactions

Angular momentum of the electromagnetic field: the plane wave paradox resolved

Analysis of the orbital angular momentum of superposition of diffraction-free Bessel beams with a complex shift

Contact Info

Product

Resources

About