Novel Insights into Orbital Angular Momentum Beams: From Fundamentals, Devices to Applications

تاکنون به خوبی شناخته شده است که تکانه زاویه ای حمل شده توسط ذرات بنیادی را می توان به عنوان تکانه زاویه ای اسپین (SAM) و تکانه زاویه ای مداری (OAM) طبقه بندی کرد. در اوایل دهه 1900، پوینتینگ تشخیص داد که یک ذره، مانند فوتون، می تواند SAM را حمل کند، که فقط دو حالت ممکن دارد، یعنی حالت قطبش دایره ای در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت. با این حال، اخیراً، در سال 1992، آلن و همکاران. کشف کرد که فوتون‌های با جبهه‌های فاز مارپیچ می‌توانند OAM را حمل کنند که حالت‌های متعامد نامتناهی دارد. در دو دهه گذشته، پرتوهای حامل OAM به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، توجه فزاینده‌ای را از سوی بسیاری از جوامع مختلف تحقیقاتی از جمله فیزیک، شیمی و مهندسی به دست آورده است. جبهه فاز پیچ خورده و توزیع شدت آن، کاربردهای مختلفی مانند ریزدستکاری، ماشینکاری پرتو لیزر، برهمکنش‌های ماده غیرخطی، تصویربرداری، سنجش، رمزنگاری کوانتومی و ارتباطات کلاسیک را ممکن کرده است. هدف این کتاب بررسی بینش های بدیع تیرهای OAM است. این بر پیشرفت‌های پیشرفته در نظریه‌های بنیادی، دستگاه‌ها و برنامه‌های کاربردی، و همچنین دیدگاه‌های آینده تیرهای OAM تمرکز دارد.

It is well-known by now that the angular momentum carried by elementary particles can be categorized as spin angular momentum (SAM) and orbital angular momentum (OAM). In the early 1900s, Poynting recognized that a particle, such as a photon, can carry SAM, which has only two possible states, i.e., clockwise and anticlockwise circular polarization states. However, only fairly recently, in 1992, Allen et al. discovered that photons with helical phase fronts can carry OAM, which has infinite orthogonal states. In the past two decades, the OAM-carrying beam, due to its unique features, has gained increasing interest from many different research communities, including physics, chemistry, and engineering. Its twisted phase front and intensity distribution have enabled a variety of applications, such as micromanipulation, laser beam machining, nonlinear matter interactions, imaging, sensing, quantum cryptography and classical communications. This book aims to explore novel insights of OAM beams. It focuses on state-of-the-art advances in fundamental theories, devices and applications, as well as future perspectives of OAM beams.