Уведено поняття комплексного ступеня поляризації (КСП) з представленням пучків з довільним станом і ступенем поляризації у повному Стоковому просторі, обмеженому сферою Пуанкаре. Визначено траєкторії точки, яка зображає стан і ступінь поляризації у такому просторі, що відповідають руху точки спостереження у реальному просторі - у поперечному перерізі частково когерентного пучка. Установлено, що сингулярності КСП підпорядковуються специфічному знаковому принципу: за перетину U контуру стан поляризації стрибкоподібно змінюється на ортогональний. Виявлено спільну рису, яка поєднує сингулярності оптичних полів різних типів і може слугувати ознакою істинної сингулярності відповідного параметра поля - конічну структуру розподілу даного параметра, у досліджуваному випадку - КСП, в колі сингулярності.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності розповсюдження фазових сингулярностей на прикладах їх локальної самотрансформації в локальні крайові дислокації зі зміною знаку топологічного заряду. Дані результати одержано для випадків проходження оптичного вихору через циліндричну лінзу, та для випадку трансформації диполя оптичних вихорів у кільцеву крайову дислокацію. Розглянуто можливість подвійної знакозміни знаку оптичного вихору, що залежить від параметрів пучка. Розроблено нову методику для визначення величини та знаку топологічного заряду оптичного вихору, що базується на використанні циліндричної лінзи та особливостях хвильового фронту після неї. Досліджено вид та характер розподілу орбітального кутового моменту складних комбінованих пучків, таких як диполі та квадруполі оптичного вихору. За допомогою комп'ютерного моделювання встановлено зміну розподілів інтенсивності, фази, розподіл орбітального кутового моменту та хвильові поверхні комбінованих пучків у разі топологічних реакцій - анігіляціях диполів та квадруполів ОВ та у випадку проходження диполя через кільцеву крайову дислокацію. Запропоновано нову методику непрямого вимірювання параметрів Стокса, що дозволила одержати числові характеристики еліптично поляризованого поля та дослідити тонку структуру такого поля - С-точки, L-контури, розподіли азимуту поляризації та еліптичність. Експериментально підтверджено виконання знакового принципу для технологічного індексу С-точок та петлевого закону, сформульованих у роботах І.Фройнда, на основі виміряних характеристик побудовано сітку топологічних особливостей векторного поля.

  Скачати повний текст

Уперше з використанням матричного формалізму Мюллера досліджено взаємодію лінійно поляризованого електромагнітного випромінювання з неоднорідними анізотропними об'єктами у випадку ізотропної деполяризації. Розроблено підхід щодо видалення матриці недосконалостей, існування якої обумовлено наявністю вимірювальних похибок, з вихідної експериментальної матриці Мюллера для об'єктів з ізотропною деполяризацією та наведено критерії належності до цих класів. Досліджено фізичні відмінності поляризаційних характеристик детермінованого та недеполяризованого класів об'єктів. Здійснено оптимізацію параметрів динамічного Мюллер-поляриметра щодо зменшення похибки та часу вимірювань для методу вимірювання неповних матриць Мюллера.

  Скачати повний текст

На базі методів поляризаційно-інтерференційного картографування досліджено взаємозв'язки між набором статистичних моментів I - IV порядків та log-log залежностей спектрів потужності, які описуть оптико-геометричну структуру зовнішньої та внутрішньої складових біологічних тканин (БТ) з сукупністю статистичних і фрактальних параметрів їх поляризаційних мап і Мюллер-матричних зображень. Установлено та проаналізовано механізми формування сингулярностей (нулів амплітуди) об'єктних полів шорстких поверхонь біологічного походження. Знайдено взаємозв'язок між набором статистичних моментів I - IV порядків, що описують геометрію й анізотропію архітектоніки БТ, і сукупністю відповідних статистичних моментів їх поляризаційних мап. Розроблено Мюллер-матричний метод реконструкції зовнішньої та внутрішньої складових БТ. Виявлено, що найбільш чутливим до змін орієнтаційної та фазової структури архітектонічних сіток ексцес відповідних координатних розподілів. Показано, що геометричні й анізотропні оптичні властивості архітектоніки фізіологічно нормальних БТ мають фрактальну структуру. Для фізіологічно змінених БТ характерний стохастичний або статистичний характер 2D-розподілів елементів їх матриці Мюллера.

  Скачати повний текст

Експериментально досліджено поляризаційну структуру неоднорідного еліптично поляризованого світлового поля навколо точок з круговою поляризацією (C-точок). Азимут поляризації у цих точках є сингулярним (невизначеним), що призводить до додаткового упорядкування поля навколо C-точок. Завдяки використанню Стокс-поляриметрії виміряно три можливі форми азимутального розподілу навколо C-точки у поперечному перерізі випадкового ізотропного світлового поля (Star, Lemon, Monstar). Розміри великої a (малої b) півосей еліпса є рівними у C-точці. Просторові розподіли розмірів півосей поляризаційних еліпсів утворюють навколо сингулярної точки оптичний діабол (Optical Diabolo) - два конуси, що торкаються у C-точці. Експериментально доведено існування двох типів оптичних діаболів, що відрізняються типами перерізів площинами a = const (b = const)-еліптичного (E) та гіперболічного (H). Досліджено вплив малих збурень на існуючу поляризаційну структуру світла. Розроблено методику внесення дозованих збурень, з використанням якої вивчено реакцію топологічної сітки світлового поля стосовно внесених збурень. Вивчено процес анігіляції пари сингулярностей. С-точки типу Lemon перед анігіляцією перетворються в Monstar. Показано, що анігіляція пари оптичних діаболів різних типів неможлива. Пари типу E - H повинні перетворитися відповідно стану H - H перед анігіляцією. Описано основні топологічні правила, що регламентують процеси анігіляції/утворення пари діаболів. Показано існування слабкого (плавного зміщення елементів топологічної сітки) та сильного (стрибкової перебудови під дією топологічних реакцій анігіляцій/зародження пар C-точок) типів реакції поляризаційної структури світла на зовнішні збурення.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичне дослідження топологічних реакцій, що відбуваються у світловій хвилі з лінійними крайовими дислокаціями хвильового фронту (поперечними оптичними вихорами). За допомогою деструктивної інтерференції двох циліндричних гаусових пучків здійснено моделювання оптичного поля з крайовими дислокаціями. Досліджено основні етапи анігіляції поперечних оптичних вихорів та розгортання крайової дислокації. Проаналізовано структуру світлового поля хвиль з оптичними вихорами, що створені за допомогою бінарних комп'ютерно-синтезованих голограм. Зокрема, досліджено світлові пучки з цілими та половинними топологічними зарядами оптичних вихорів. Знайдено розподіли амплітуди у дальній дифракційній зоні для вищезгаданих пучків. Показано, що пучок з половинним топологічним зарядом у дальній зоні є суперпозицією безвихрової компоненти та компоненти з осьовим вихором одиничного заряду. Проведено дослідження орбітального кутового моменту паралельно зсунутих і відхилених оптичних пучків. Проведено аналіз гаусового пучка та мод Лагерра - Гаусса. Для кожного випадку знайдено спектри орбітального кутового моменту та показано їх залежність від величини відхилення або зсуву. Встановлено існування дискретного частотного спектра, пов'язаного зі спектром орбітального кутового моменту, в зсунутому або відхиленому пучку, що обертається.

  Скачати повний текст