Sistemas formadores de vórtices ópticos mediante máscaras de fase discretizada : análisis de fase, energía, carga topológica y momento angular

Abstract

RESUMEN: En este trabajo, se deriva una expresión analítica para el campo óptico generado cuando un haz Gaussiano fuera de eje es difractado por una Lente productora de vórtices discretizada (DVPL). Con este sistema se obtiene un arreglo multifocal de vórtices ópticos asimétricos cuyos valores de carga topológica dependen de la posición de observación a lo largo del eje óptico, por tanto, se obtiene un vórtice principal y vórtices ópticos secundarios con cargas topológicas diferentes a la programada inicialmente en la máscara de fase. Adicionalmente, mediante la expresión analítica y simulaciones computacionales se estudian los efectos inducidos por la discretización y el desalineamiento sobre la intensidad, la fase, el desplazamiento del centro de masa y un indicador de momento angular orbital, tanto para desplazamientos fuera de eje del haz de iluminación como para el de la máscara de fase. Por último, se deriva una expresión de razón señal-ruido para verificar que el ruido no es un problema al momento de observar vórtices ópticos secundarios. En general, cuando se desplaza la DVPL en lugar del haz Gaussiano, se presentan cambios más significativos en la intensidad, fase e indicador de momento angular orbital de los vórtices. Donde los cambios producidos pueden ser controlados manipulando parámetros de la DVPL como sus niveles de discretización N, el orden t, la focal de Fresnel fFR y la focal f de una lente física. Así mismo, los vórtices ópticos secundarios permiten modificar la sensibilidad del sistema con el simple desplazamiento a lo largo del eje óptico, al ubicar un vórtice de carga superior al programado inicialmente en la DVPL.