Topologische Ladung und Drehimpuls von Lichtstrahlen, die optische Wirbel tragen

Wir analysieren die Eigenschaften von Lichtstrahlen, die Phasensingularitäten oder optische Wirbel tragen. Die Transformationen der topologischen Ladung während der Freiraumpropagation einer Lichtwelle, die eine Kombination aus einem Gaußschen Strahl und einem mehrfach geladenen optischen Wirbel innerhalb einer gaußschen Hülle ist, werden sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht. Wir überarbeiten das bestehende Wissen über den Erhalt der topologischen Ladung und demonstrieren mögliche Szenarien, in denen zusätzliche Wirbel während der freien Ausbreitung eines solchen kombinierten Strahls erscheinen oder annihilieren. Auch die coaxiale Interferenz optischer Wirbel wird analysiert, und die allgemeine Regel für die Verteilung der Drehimpulsdichte in einem kombinierten Strahl wird festgelegt. Wir zeigen, dass trotz jeglicher Variation in der Anzahl der Wirbel in einem kombinierten Strahl der gesamte Drehimpuls während der Propagation konstant bleibt.