پرتوهای لیزر گردابی ۲۰۱۸
Vortex Laser Beams 2018

این کتاب به مبانی نظری شاخه‌ای نوین از علم اپتیک می‌پردازد که به بررسی میدان‌های نوری همدوس با نقاط تکین مشخصه دار، ناشی از عدم قطعیت فاز، می‌پردازد. این میدان‌های نوری تکین شامل باریکه‌های لیزری گردابی یا باریکه‌های حامل ممان زاویه‌ای مداری هستند. باریکه‌های لیزری گردابی که در سال‌های اخیر وارد دنیای اپتیک شده‌اند، با جزئیات کامل مورد بحث قرار گرفته‌اند. در این میان، خانواده‌های باریکه‌های لیزری گردابی نامتقارن، که ضمن فقدان تقارن شعاعی، در حین انتشار بدون تغییر باقی می‌مانند، شایان توجه ویژه‌ای هستند. نکته‌ای که باریکه‌های لیزری گردابی را بسیار جالب می‌کند، توانایی حفظ ساختار آن‌ها در حین انتشار در یک محیط پراکنده کننده یا از طریق یک جو متلاطم است. ممان زاویه‌ای مداری یک درجه آزادی اضافی برای گرداب‌های لیزری است؛ زیرا باریکه‌های با بار توپولوژیکی مختلف را می‌توان به عنوان کانال‌های مستقل برای انتقال داده در ارتباطات بی‌سیم استفاده کرد. باریکه‌های لیزری گردابی از باریکه‌های گاوسی معمولی با استفاده از مدولاتورهای نوری کریستال مایع تولید می‌شوند که اکنون به راحتی در هر آزمایشگاه اپتیک در دسترس هستند.

* چارچوبی برای تجزیه و تحلیل تطبیقی کارایی باریکه‌های گردابی مختلف برای ریزدستکاری ارائه می‌دهد.

* شامل تصاویر دقیق است که درک ساختار گردابی را حتی برای افراد غیرمتخصص آسان می‌کند.

* شرح مفصلی از بیش از دوازده نوع از محبوب‌ترین انواع باریکه‌های لیزری گردابی ارائه می‌دهد.

* بررسی می‌کند که چگونه گرداب‌های نوری در بسیاری از کاربردهای عملی از جمله ارتباطات بی‌سیم معمولی و کوانتومی، ریزدستکاری، اندازه‌گیری‌های نوری با تفکیک‌پذیری فوق‌العاده، تداخل‌سنجی مارپیچی، میکروسکوپ و خنک‌سازی اتم استفاده شده‌اند.

* بسیاری از نتایج تحلیلی و عددی را برای انتشار باریکه‌های نوری گردابی (عمدتاً در رژیم انتشار خطی) به شکلی سیستماتیک و دقیق ارائه می‌کند.

This book deals with theoretical bases of the modern optics division concerned with coherent light fields with singularities characterized by phase uncertainty. Singular light fields include laser vortex beams or beams that carry orbital angular momentum. Laser vortex beams that have been introduced in optics in recent years are discussed in detail. Among them, of special notice are families of asymmetric laser vortex beams that, while being devoid of radial symmetry, remain unchanged upon propagation. What makes the laser vortex beams especially interesting is the ability to preserve their structure while propagating in a scattering medium or through a turbulent atmosphere. The orbital angular momentum is an extra degree of freedom of laser vortices because beams with different topological charge can be utilized as independent channels for data transmission in wireless communications. Laser vortex beams are generated from conventional Gaussian beams using liquid crystal light modulators, which are now readily available at any optical laboratory.

• Provide a framework for the comparative analysis of the efficiency of different vortex beams for micromanipulation.
• Includes detailed illustrations, enabling the vortex structure to be easily understood even by non-experts.
• Presents detailed descriptions of more than a dozen most popular types of vortex laser beams.
• Explores how optical vortices have been used in many practical applications including conventional and quantum wireless communications, micromanipulation, optical measurements with super-resolution, spiral interferometry, microscopy, and atom cooling.
• Presents in a systematic and detailed form many analytical and numerical results for the propagation vortex optical beams (chiefly in the linear propagation regime).