Ukrainian Journal of Physical Optics 

Volyar Alexander V.

Download this article

Abstract. We have considered a new type of singular beams called as optical quarks. They have fractional topological charges being equal to half an integer and they possess rather unique properties. There are four types of optical quarks, even and odd ones, which reveal the opposite signs of topological charges. The sums or differences of the even and odd quarks form standard vortex or non-vortex beams with the topological charges of integer order. All the quarks in the same beam anni-hilate and the beam vanishes. The analysis of angular spectra of the optical quarks shows that the latter represent structurally unstable forms of field under condition of free-space propagation. We have analysed their propagation properties for different types of beam envelope, including a symmetric beam array with discrete optical quarks. We have discussed the properties of possible structurally stable forms of the quarks and the media capable of maintaining the optical quarks.
 

Keywords: optical quarks, fractional topological charge, erf-G beams

PACS: 42.50.Tx
UDC: 535.1
Ukr. J. Phys. Opt. 14 31-43
doi: 10.3116/16091833/14/1/31/2013
Received: 13.12.2012

Анотація.  Ми розглянули новий тип сингулярних пучків, названий оптичними кварками. Вони мають дробовий топологічний заряд, рівний половині цілого числа і володіють унікальними властивостями. Існує чотири типи оптичних кварків, парні і непарні, які мають протилежний знак топологічного заряду. Сума або різниця парних і непарних кварків фор-мує стандартні вихрові або невихрові пучки з цілим топологічним зарядом. Всі кварки у одному і тому ж промені анігілюють. Аналіз кутових спектрів оптичних кварків засвідчує, що кварки являють собою структурно нестабільну форму поля при поширенні у вільному просторі. Ми проаналізували їх властивості при поширенні різних типів пакетів, включаю-чи симетричний масив променів з дискретними оптичними кварками. В роботі обговорю-ються властивості структурно стабільних форм кварків і середовища здатні підтриму-вати оптичні кварки.