Ukrainian Journal of Physical Optics 

Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Efficiency of spin-to-orbit conversion in crystals subjected to torsion stresses

Vasylkiv Yu., Skab I. and Vlokh R.

Download this article

Abstract. We introduce a figure of merit describing the efficiency of SAM-to-OAM conversion in single crystals subjected to mechanical torsion. It is shown that the figure of merit is defined by the effective piezooptic coefficient of optical material and its refractive index. We derive the effective piezoptic coefficients for the crystals of different symmetry groups and show that, among the well-studied crystalline materials, the highest figure of merit is peculiar for the SAM-to-OAM conversion occurring in LiNbO3, β-BaB2O4 and α-BaB2O4 crystals

Keywords: orbital angular momentum, optical vortices, crystals, torsion stresses

PACS: 78.20.H-, 42.50.Tx
UDC: 535.55
Ukr. J. Phys. Opt. 14 50-56
doi: 10.3116/16091833/14/1/50/2013
Received: 21.12.2012

Анотація. В роботі отримано коефіцієнт якості, який описує ефективність спін-орбітального перетворення в монокристалах під дією механічного кручення. Показано, що даний коефіцієнт якості визначається ефективним п’єзооптичним коефіцієнтом матеріалу та його показником заломлення. Отримані ефективні п’єзооптичні коефіцієнти для кристалів, які належать до різних груп симетрії і показано, що серед вивчених кристалічних матеріалів найвищим значенням коефіцієнта якості володіють кристали LiNbO3, β-BaB2O4 та α-BaB2O4.

REFERENCES
  1. Skab I, Vasylkiv Yu, 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. http://dx.doi.org/10.1364/JOSAA.28.000633 PMid:21478960 
  2. Skab I, Vasylkiv Yu, Zapeka B, Savaryn V and Vlokh R, 2011. Appearance of singularities of optical fields under torsion of crystals containing threefold symmetry axes. J. Opt. Soc. Amer. A. 28: 1331–1340.http://dx.doi.org/10.1364/JOSAA.28.001331 PMid:21734730 
  3. Marrucci L, 2008. Generation of helical modes of light by spin-to-orbital angular momentum conversion in inhomogeneous liquid crystals. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 488: 148–162. http://dx.doi.org/10.1080/15421400802240524
  4. Beth R A, 1936. Mechanical detection and measurement of the angular momentum of light. Phys. Rev. 50: 115–125. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.50.115
  5. Skab I, Smaga I, Savaryn V, Vasylkiv Yu and Vlokh R, 2011. Torsion method for measuring piezooptic coefficients. Cryst. Res. Techn. 46: 23–36. http://dx.doi.org/10.1002/crat.201000495
  6. Vasylkiv Yu, Savaryn V, Smaga I, Skab I and Vlokh R, 2011.On determination of sign of the piezo-optic coefficients using torsion method. Appl. Opt. 50: 2512–2518. http://dx.doi.org/10.1364/AO.50.002512PMid:21673752 
  7. Andrushchak A S, Bobitski Ya V, Kaidan M V, Mytsyk B G, Kityk A V and Schranz W, 2005. Two-fold interferometric measurements of piezo-optic constants: application to β-BaB2O4 crystals. Opt. Laser Technol. 37: 319–328.http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2004.04.014
  8. Shaskolskaya M P, Acoustic crystals, Moscow: Nauka (1982).
  9. Haussühl S, Physical properties of crystals: an introduction. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH (2008).
  10. Skab I, Vasylkiv Yu, Smaga I, Savaryn V and Vlokh R, 2011. On the method for measuring piezooptic coefficients π25 and π14 in the crystals belonging to point symmetry groups 3 and . Ukr. J. Phys. Opt. 12: 28–35. http://dx.doi.org/10.3116/16091833/12/1/28/2011
  11. Vasylkiv Yu, Krupych O, Skab I and Vlokh R, 2011. On the spin-to-orbit momentum conversion operated by electric field in optically active Bi12GeO20 crystals. Ukr. J. Phys. Opt. 12: 171–179. http://dx.doi.org/10.3116/16091833/12/4/171/2011 
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics