Оптические вихри 30 лет спустя: управление орбитальным угловым моментом от топологического заряда до множественных сингулярностей

Тридцать лет назад Coullet и соавторы предположили существование в лазерных резонаторах особого оптического поля, имеющего определённую аналогию со сверхтекучим вихрем. С тех пор оптические вихри широко исследуются под влиянием гидродинамики, основанной на сходном математическом аппарате. Подобно вихрю жидкости с центральной сингулярностью потока, пучок оптического вихря обладает фазовой сингулярностью с определённым топологическим зарядом, что приводит к кольцевому распределению интенсивности с нулевой интенсивностью в центре. Такой пучок с винтовыми фронтами фазы и орбитальным угловым моментом выявляет тонкую связь между макроскопической физической оптикой и микроскопической квантовой оптикой. Эти замечательные свойства позволяют по-новому взглянуть на широкий спектр оптических и физических явлений, включая закручивание фотонов, спин-орбитальные взаимодействия, конденсаты Бозе—Эйнштейна и другие явления, тогда как соответствующие технологии управления оптическими вихрями становятся всё более настраиваемыми и гибкими. Благодаря этим важным свойствам и технологиям оптических манипуляций настраиваемые вихревые пучки обеспечили множество передовых применений, включая оптические пинцеты, квантовую запутанность высокого порядка и нелинейную оптику. В статье рассматривается современный прогресс в технологиях настраиваемых вихрей и их передовых применениях.