Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Appearance of optical singularities at the light propagation through glasses with residual stresses
Download this article

Krupych O., Vasylkiv Yu., Kvasnyuk O., Skab I. and Vlokh R.

Abstract. 
Abstract. We have shown that residual stresses existing in isotropic glass media lead to appearance of polarisation singularities of optical wave front. These singularities are characterised by the strength of topological defect equal to ±1/2  and should lead to the appearance of optical vortices with the topological charge  ±1. Annealing of the samples has led to annihilation of the polarisation singularities, homogenisation of spatial distribution of the phase difference and zeroing of the latter, thus suggesting disappearance of the residual stresses. The role of the singularities revealed in solving the known problem of 3D stress tensor field reconstruction is discussed.

Keywords: polarisation singularities, photoelastic tomography, stress tensor field reconstruction

PACS: 78.20.hb, 42.50.Tx, 81.70.Tx, 07.10.Lw
UDC: 535.55
Ukr. J. Phys. Opt. 13 170-176
doi: 10.3116/16091833/13/4/170/2012

Received: 20.08.2012

Анотація. У роботі показано, що залишкові напруження, які існують в ізотропних скляних середовищах приводять до виникнення поляризаційних сингулярностей оптичного хвильового фронту. Ці сингулярності характеризуються топологічними дефектами з силою, рівною ±1/2  і повинні приводити до виникнення оптичних вихорів з топологічним зарядом  ±1. Температурний відпал зразків приводить до анігіляції поляризаційних сингулярностей, гомогенізації розподілу різниці фаз і її занулення, що свідчить про зникнення залишкових напружень. Обговорюється роль сингулярностей оптичного поля при вирішенні проблеми реконструкції 3D тензорного поля напружень.
REFERENCES
  1. Aben H, Integrated photoelasticity, McGraw-Hill, New York, 1979. 
  2. Doyle J F and Danyluk H T, 1978. Integrated photoelasticity for axisymmetric problems. Exp. Mech. 18: 215–220. DOI:10.1007/BF02328416
  3. Andrienko Y A, Dubovikov M S and Gladun A D, 1992. Optical tomography of a birefringent medium. J. Opt. Soc. Amer. A. 9: 1761–1764. DOI:10.1364/JOSAA.9.001761
  4. Andrienko Y A, Dubovikov M S and Gladun A D, 1992. Optical tensor field tomography: the Kerr effect and axisymmetric integrated photoelasticity. J. Opt. Soc. Amer. A. 9: 1765–1768. DOI:10.1364/JOSAA.9.001765
  5. Andrienko Y A and Dubovikov M S, 1994. Optical tomography of tensor fields: the general case. J. Opt. Soc. Amer. A. 11: 1628–1631. DOI:10.1364/JOSAA.11.001628
  6. Tomlinson R A and Patterson E A, 1998. Evaluating characteristic parameters in integrated photoelasticity. Proc. 11th Int. Conf. on Experimental Mechanics (Oxford, UK, 1998). Rotherdam: Balkema, 495–500 (1998). 
  7. Mangal S K and Ramesh K, 1999. Determination of characteristic parameters in integrated photoelasticity by phase-shifting technique. Opt. Las. Eng. 31: 263–278. DOI:10.1016/S0143-8166(99)00027-5
  8. Vlokh R, Krupych O and Maksymuk O, 2003. Possible principles of optical 3D tensor stress field tomography. Ukr. J. Phys. Opt. 4: 41–47. DOI:10.3116/16091833/4/1/41/2003
  9. Vasylkiv Yu, Kvasnyuk O, Krupych O, Mys O, Maksymuk O and Vlokh R, 2009. Reconstruction of 3D stress fields basing on piezooptic experiment. Ukr. J. Phys. Opt. 10: 22–37. DOI:10.3116/16091833/10/1/22/2009
  10. Skab I, Vasylkiv Yu, Smaga I and Vlokh I. 2011. Spin-to-orbital momentum conversion via electrooptic Pockels effect in crystals. Phys. Rev. A. 84: 043815. DOI:10.1103/PhysRevA.84.043815
  11. Skab I, Vasylkiv Y, Savaryn V, and Vlokh R, 2011. Optical anisotropy induced by torsion stresses in LiNbO3 crystals: appearance of an optical vortex. J. Opt. Soc. Amer. A. 28: 633–640. DOI:10.1364/JOSAA.28.000633
  12. Skab I, Vasylkiv Yu, Zapeka B, Savaryn V and Vlokh R, 2011. On the appearance of singularities of optical field under torsion of crystals containing three-fold symmetry axes. J. Opt. Soc. Amer. A. 28: 1331–1340. DOI:10.1364/JOSAA.28.001331
  13. Vlokh R, Pyatak Y and Skab I, 1992. Elasto-optic effect in LiNbO3 under the crystal bending. Ferroelectrics. 126: 239–242. DOI:10.1080/00150199208227066
  14. Skab I, Vasylkiv Yu, Krupych O, Savaryn V and Vlokh V, 2012. Generation of doubly charged vortex beam by concentrated loading of glass disks along their diameter. Appl. Opt. 51: 1631–1637. DOI:10.1364/AO.51.001631 PMid:22505151
  15. Skab I, Vasylkiv Yu and Vlokh R, 2012. Induction of optical vortex in the crystals subjected to bending stresses. Appl. Opt. 51: 5797–5805. DOI:10.1364/AO.51.005797 PMid:22907006
  16. Adamiv V, Teslyuk I, Dyachok Ya, Romanyuk G, Krupych O, Mys O, Martynyuk-Lototska I, Burak Ya and Vlokh R, 2010. Synthesis and optical characterization of LiKB4O7, Li2B6O10, and LiCsB6O10 glasses. Appl. Opt. 49: 5360–5365. DOI:10.1364/AO.49.005360 PMid:20885472
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics