Ukrainian Journal of Physical Optics 

Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Behaviour of topological defects of optical indicatrix orientation in cubic, hexagonal, trigonal and tetragonal crystals under conically distributed electric field. 
2. The electric field and the optical beam parallel to the principal crystallographic directions

Vasylkiv Yu., Kryvyy T., Skab I. and Vlokh R.

Download this article

Abstract. We study the behaviour of topological defects (TDs) of optical indicatrix orientation under the conditions when electrooptic Pockels and Kerr nonlinearities coexist in the crystals belonging to cubic, hexagonal, trigonal and tetragonal systems and a conically shaped electric field is applied along the principal crystallographic and/or optic axes. The topological reactions accompanying the processes of birth, addition, division and annihilation of the TDs of optical indicatrix orientation are observed under electric field variations. It is shown that the conservation law for the strength of TDs holds true under these topological reactions and the behaviours of the TDs can be exhaustively described by four different scenarios.

Keywords: Pockels effect, Kerr effect, optical indicatrix, optical vortices, topological defects, topological reactions 

PACS: 78.20.Jq, 42.50.Tx
UDC: 535.5+537.228.3+515.1
Ukr. J. Phys. Opt. 16 1-16
doi: 10.3116/16091833/16/1/1/2015
Received: 05.11.2014

Анотація. У роботі досліджено поведінку топологічних дефектів (ТД) орієнтації оптичної індикатриси при співіснуванні електрооптичних нелінійностей керівського і покельсівського типів у кристалах, що належать до кубічної, гексагональної, тригональної і тетрагональної сингоній, за умови прикладання конічного електричного поля вздовж головних кристалографічних і/або оптичних осей. Виявлено, що за згаданих умов реалізуються топологічні реакції, які супроводжуються народженням, додаванням, поділом і анігіляцією ТД орієнтації оптичної індикатриси. Показано, що за цих топологічних реакцій виконується закон збереження сили ТД, а поведінку ТД можна вичерпно описати чотирма різними сценаріями. 

REFERENCES
  1. Vasylkiv Yu, Kryvyy T, Skab I and Vlokh R, 2014. Behaviour of topological defects of optical indicatrix orientation in cubic single crystals under conically distributed electric field. 1. The electric field and the optical beam parallel to the three-fold symmetry axis. Ukr. J. Phys. Opt. 15: 184–194. http://dx.doi.org/10.3116/16091833/15/4/184/2014
  2. Vasylkiv Yu, Skab I and Vlokh R, 2014. Crossover regime of optical vortices generation via elec-tro-optic nonlinearity: the problem of optical vortices with the fractional charge generated by crystals. J. Opt. Soc. Amer. A. 31: 1936–1945. http://dx.doi.org/10.1364/JOSAA.31.001936
  3. Vlokh O G and Zheludev I S, 1960. Change of optical indicatrices of crystals under application of electric field. Kristallografiya. 5: 390–402.
  4. Marrucci L, Manzo C and Paparo D, 2006. Optical spin-to-orbital angular momentum conversion in inhomogeneous anisotropic media. Phys. Rev. Lett. 96: 163905. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.163905
  5. Skab I, Vasylkiv Yu, Savaryn V and Vlokh R, 2011. Optical anisotropy induced by torsion stresses in LiNbO3 crystals: appearance of an optical vortex. J. Opt. Soc. Amer. A. 28: 633–640. http://dx.doi.org/10.1364/JOSAA.28.000633
  6. Vasylkiv Yu, Skab I, Smyk M and Vlokh R, 2014. Topological defects of optical indicatrix orien-tation in stressed glasses: spatial distribution of optical anisotropy parameters. Appl. Opt. 53: 3967–3975. http://dx.doi.org/10.1364/AO.53.003967
  7. Vlokh O G, 1965. Deformation of optical indicatrices at the quadratic and spontaneous electro-optical effects in crystals. X: 1001–1118.
  8. Vasylkiv Yu, Skab I and Vlokh R, 2014. Double-charged optical vortices generation on the basis of electrooptic Kerr effect. Appl. Opt. 53: B60–B73. http://dx.doi.org/10.1364/AO.53.000B60
  9. Sirotin Yu I and Shaskolskaya M P. Fundamentals of crystal physics. Moscow: Nauka (1979).
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics