Произвольное преобразование спинового углового момента света в орбитальный

Оптические элементы, преобразующие спиновый угловой момент (SAM) света в вихревые пучки, находят применение в классической и квантовой оптике. Эти элементы — преобразователи спинового углового момента в орбитальный угловой момент (SAM в OAM) — основаны на геометрической фазе и позволяют преобразовывать только левую и правую круговые поляризации (спиновые состояния) в состояния с противоположными значениями орбитального углового момента (OAM). Мы представляем метод преобразования произвольных состояний SAM в состояния полного углового момента, характеризующиеся суперпозицией независимых состояний OAM. Мы разработали метаповерхность, преобразующую левую и правую круговые поляризации в состояния с независимыми значениями OAM, а также другое устройство, выполняющее эту операцию для эллиптически поляризованных состояний. Эти результаты демонстрируют общую опосредованную материалом связь между SAM и OAM света и могут найти применение в создании сложного структурированного света и в оптической связи.