Анализ невзаимности встречных волн в кольцевом резонаторе с неоднородной анизотропией

Ссылка для цитирования:

Соколов А.Л., Акентьев А.С., Бут М.Е. Анализ невзаимности встречных волн в кольцевом резонаторе с неоднородной анизотропией // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 12. С. 14–26. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-12-14-26

Sokolov A.L., Akentev A.S., But M.E. Eigenpolarization-inhomogeneous waves in a ring resonator with inhomogeneous anisotropy [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. Т. 93. № 12. С. 14–26. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-12-14-26

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Поляризационные характеристики оптического резонатора с поляризационно-неоднородными элементами. Цель работы. Провести анализ влияния поляризационно-неоднородных элементов таких, как призмы с наведённой анизотропией, на характеристики встречных волн в кольцевом оптическом резонаторе, в частности на разность их частот в магнитном поле. Метод. Представление собственных волн как совокупности когерентных поперечных мод с различным состоянием поляризации и амплитуды позволяет определить собственные вектора и собственные значения для анализа состояния поляризации. Основные результаты. Про ведён анализ собственных состояний поляризации и сдвига частот собственных встречных волн в оптическом резонаторе с поляризационно-неоднородными элементами. Показано, что состояния поляризации зависят от оптических параметров резонатора, таких как периметр, радиусы кривизны зеркал, и изменяются не только в поперечной плоскости, но и непрерывно в продольном направлении резонатора. При этом поперечные радиусы, положение перетяжек и кривизна волновой поверхности лазерных пучков зависят от параметров поляризационной неоднородности. Практическая значимость. В случае квадратичной зависимости поляризационных параметров от поперечных координат состояние поляризации изменяется на оси пучка и возникает разность частот встречных волн в магнитном поле. Эти явления имеют важное значение для расчёта невзаимного сдвига частот встречных волн в лазерном гироскопе при наличии внешнего магнитного поля.

Ключевые слова:

поляризационно-неоднородная волна, поляризационно-неоднородный элемент оптического резонатора, сдвиг частот

Коды OCIS: 140.4780, 260.5430, 140.3370

Список источников:

1. Russell A. Chipman, Wai-Sze Tiffany Lam, Garang Young. Polarized light and optical systems. New Work: CRC-Press, 2020. 1725 p.

2. Ищенко Е.Ф., Соколов А.Л. Поляризационная оптика (учебное пособие, изд. 3). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2019. 570 с.

Ishchenko E.F., Sokolov A.L. Polarization Optics (Textbook, 3rd ed.). Moscow: Fizmatlit, 2019. 570 p.

3. Ламекин П.И., Предко К.Г. Изменение поляризационной структуры осевых пучков поляризованного света линзовыми системами // Оптика и спектроскопия. 1986. Т. 60. № 1. С. 137–141.

Lamekin P.I., Predko K.G. Transformation of the polarization structure of axial polarized light beams by lens systems // Optics and Spectroscopy. 1986. V. 60. № 1. P. 137–141.

4. McGuire J.P., Chipman R.A. Polarization aberrations // Applied Optics. 1994. V. 33. № 22. P. 5080–5100. DOI:10.1364/AO.33.005101

5. Shribak M., Inoue S., Oldenbourg R. Polarization aberration caused by differential transmission and phase shift in high-numerical-aperture lenses: theory, measurement and rectification // Opt. Engineering. 2002. V. 41. № 5. P. 943–954. DOI: 10.1142/ 9789812790866_0069

6. Соколов А.Л. Матричный метод расчета поляризационных аберраций // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 2. С. 16–22.

Sokolov A.L. Matrix method for calculating polarization aberrations // Journal of Optical Technology. 2008. V. 75. № 2. P. 79–84. DOI:10.1364/JOT.75.000079

7. Setälä T., Shevchenko A., Kaivola M., Friberg A.T. Degree of polarization for optical near fields // Phys. Rev. 2002. E 66. 016615. DOI: 10.1103/PhysRevE.66.016615

8. Dennis M.R. Geometric interpretation of the three-dimensional coherence matrix for nonparaxial polarization // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2004. V. 6. P. S26. DOI:10.1088/1464-4258/6/3/005

9. Setälä T., Lindfors K., Friberg A.T. Degree of polarization in 3D optical fields generated from a partially polarized plane wave // Opt. Lett. 2009. V. 34. P. 3394. https://doi.org/10.1364/OL.34.003394

10. Sit A., Leuchs G., Fickler R. et al. High-dimensional intracity quantum cryptography with structured photons // Optica. 2017. V. 4. № 9 DOI: 10.1364/ OPTICA.4.001006

11. Sit A., Fickler R., Alsaiari F. et al. Quantum cryptography with structured photons through a vortex fiber // Optics Letter. 2018. V. 43. № 17. P. 4108–4111. DOI:10.1364/OL.43.004108

12. Соколов А.Л., Акентьев А.С., Ненадович В.Д. Поляризационный анализ квантово-оптических систем для космической лазерной связи с использованием модифицированного протокола ВВ84 // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 1. С. 69–79. DOI: 10.17586/1023 5086-2026-93-01-69-79

Sokolov A.L., Akentev A.S., Nenadovich V.D. Polarization analysis of quantum-optical systems for space laser communications using a modified BB84 protocol [in Russian] // Journal of Optical Technology. 2026. V. 93. № 1. P. 44–49. DOI:10.1364/JOT. 93.000044

13. Меснянкин Е.П., Потапов С.Л., Потапова Н.И. Особенности построения оптико-механического тракта дуплексной космической оптической линии связи // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 5–17. DOI:10.17586/1023-5086-2024-91-09-5-17

Mesnjankin E.P., Potapov S.L., Potapova N.I. Design features for optical-mechanical paths of duplex space optical-communication lines [in Russian] // Journal of Optical Technology. 2024. V. 91(9). P. 579–586. DOI:10.1364/JOT.91.000579

14. Dorn R., Quabis S., Leuchs G. Sharper focus for a radially polarized light beam // Physical Review Letters. 2003. V. 91. № 23. P. 233901-1 – 233901-4. DOI: 10.1103/PhysRevLett.91.233901

15. Khonina S.N., Karpeev S.V., Alferov S.V., Soifer V.A. Generation of cylindrical vector beams of hight orders using uniaxial crystals // J. Opt. 2015. 065001. DOI: 10.1088/2040-8978/17/6/065001

16. Курятов В.Н., Соколов А.Л. Поляризационная неоднородность кольцевого резонатора и невзаимность встречных волн // Квантовая электроника. 2002. Т. 32. № 4. С. 324–328.

Kuryatov V.N., Sokolov A.L. Polarization inhomogeneities of a ring resonator and nonreciprocity of counter propagating waves // Quantum Electronics. 2002. V. 32. № 4. P. 324–328. DOI: 10.1070/ QE2002v032n04ABEH002192

17. Соколов А.Л. Метод расчета собственных волн резонатора с поляризационно-неоднородными элементами // Оптика и спектроскопия. 1997. Т. 83. № 6. С. 1005–1012.

Sokolov A.L. A technique for the calculation of the natural waves of a cavity with polarization nonuniform elements // Optics and Spectroscopy. 1997. V. 83. № 6. P. 930–936.

18. Коротаев В.В., Панков Э.Д. Поляризационные свойства уголковых отражателей // Оптико-

механическая промышленность. 1981. № 1. С. 9–12. Korotaev V.V., Pankov E.D. Polarization properties of cube-corner reflectors // Optical and mechanical industry. 1981. № 1. P. 9–12.

19. Sokolov A.L. Formation of polarization-symmetrical beams using cube-corner reflectors // J. Opt. Soc. Am. A. 2013. V. 30. № 7. P. 1350–1357, DOI: 10.1364/ JOSAA.30.001350

20. Ищенко Е.Ф., Соколов А.Л. Возмущение линейных собственных состояний поляризации // Оптика и спектроскопия. 1984. Т. 87. № 3. С. 400–403. Ishchenko E.F., Sokolov A.L. Perturbation of linear polarization eigenmodes // Optics and Spectroscopy. 1984. V. 87. № 3. P. 400–403.