Ukrainian Journal of Physical Optics 

Fadeyeva T., Alexeyev C., Sokolenko B., Kudryavtseva M. and Volyar A.

We have analysed propagation of nonparaxial and paraxial beams perpendicular to the optic axis in a uniaxially anisotropic medium (unbounded optically uniax-ial crystal). We have presented the paraxial solutions in the form of generalised Hermite-Gaussian beams propagating perpendicular to the optic axis in a uniaxially anisotropic medium. We have also constructed the generalised Laguerre-Gaussian beams at the z=0 plane and analysed their evolution in a homogeneous isotropic medium. Comparing it with the evolution of standard Laguerre-Gaussian beams with n=0 and m≠0 in the crystal, we have revealed that the additional elliptic deformation of the extraordinary beam results in topological reactions that essentially distort the field structure for the account of different rotation rates of the vortex row originated from the centred degenerate optical vortex and the conoscopic pattern. We have predicted conversion of the vortex topological charge at the beam axis similar to that in astigmatic lenses and analysed the radical differences with this process. We have revealed synchronic oscillations of the spin angular momentum and the sign of the vortex topological charge at the beam axis.

Keywords: uniaxially anisotropic medium, optical vortex

PACS: 42.15.Dp, 42.25.Lc
UDC: 535.2
Ukr. J. Phys. Opt. 12 62-82  doi: 10.3116/16091833/12/2/62/2011
Received: 27.01.2011

Анотація. В роботі проаналізовано поширення параксіальних і не параксіальних променів у напрямку перпендикулярному до оптичної осі одновісного анізотропного середовища (безмежний оптично одновісний кристал). Запропоновано параксіальний розв’язок у вигляді загальних променів Ерміта-Гауса, які поширюються перпендикулярно до оптичної осі в одновісних анізотропних середовищах. Також побудовані промені Лагерра-Гауса для площини z=0 і проаналізована їх еволюція в однорідному ізотропному середовищі. Порівнюючи її з еволюцією стандартних променів Лагерра-Гауса з n=0 та m≠0  в кристалах виявлено, що додаткова еліптична деформація незвичайного променя приводить до топологічної реакції, що суттєво змінює структуру поля, при врахуванні різних швидкостей обертання низки вихорів, які походять від центрованого виродженого оптичного вихору і коноскопічної картини. Передбачено конверсію топологічного заряду вихору на осі променя, подібну до властивої для астигматичних лінз і проаналізовані відмінності в обох випадках. Продемонстрована можливість синхронних осциляцій спінового кутового моменту і знаку топологічного заряду вихора на осі променя.