Innere Strömungen und Energiezirkulation in Lichtstrahlen

Wir überprüfen optische Phänomene, die mit der internen Energieumverteilung verbunden sind, die die Ausbreitung und Transformationen von monochromatischen Lichtfeldern in homogenen Medien begleiten. Der gesamte Energiefluss (lineare Impulsdichte, Poynting-Vektor) kann in einen Spin-Teil, der mit der Polarisation verbunden ist, und einen orbitalen Teil, der mit der räumlichen Inhomogenität verbunden ist, unterteilt werden. Wir geben eine allgemeine Beschreibung der inneren Strömungen in den Koordinaten- und Impulsdarstellungen (angulares Spektrum) sowohl für nicht-paraxiale als auch für paraxiale Felder. Dies ermöglicht es, lokale Dichten und integrale Werte des Spin- und orbitalen Drehimpulses des Feldes zu bestimmen. Wir analysieren Muster der inneren Strömungen in Standardstrahlmodellen (Gaussian, Laguerre-Gaussian, Flachstrahl usw.), die ein aufschlussreiches Bild des Energietransports bieten. Der Schwerpunkt liegt auf den singularen Punkten der Strömungsfelder. Wir beschreiben die Spin-Orbit- und Orbital-Orbital-Interaktionen in den Prozessen der Strahlfokussierung und Symmetriebrechung. Schließlich überlegen wir, wie sich die Energieflüsse in der mechanischen Wirkung auf Prüfpartikel und in den Transformationen eines propagierenden Strahls, der einer transversalen Störung unterworfen ist, manifestieren.