Показана ограниченность топологической защищенности характеристик структур лазерного излучения и выявлены механизмы изменения топологического заряда в коаксиальном лазере. Построена теория структур излучения в коаксиальном лазере с насыщающимся поглощением и зеркалами M (левый рисунок), в котором излучение распространяется под малыми углами к оси резонатора z (красные прямые со стрелками). Важнейшей характеристикой структуры служит ее топологический заряд m, равный набегу фазы излучения при обходе резонатора по координате x, деленному на 2π. Заряд m меняется на единицу при пересечении на комплексной плоскости огибающей поля E начала координат фрагментом фазовой кривой, показывающей изменение вещественной Re E и мнимой Im E частей огибающей при указанном обходе (рис. а —в показывают положение фрагмента до, в момент и после пересечения). Обнаружен механизм большего изменения заряда, для чего необходимо возникновение у фазовой кривой сингулярностей — каспов, или точек возврата с последующим формированием или исчезновением замкнутых петель (рис. г —е). Результаты позволяют установить пределы топологической защищенности информации при ее оптической записи и обработке; они также могут найти применения в широком круге задач гидродинамики, сверхпроводимости и электропроводности твердых тел.

Публикации

1. N. A. Veretenov, S. V. Fedorov and N. N. Rosanov. Nonconservation of Topological Charge and Cusps in a One-Dimensional Laser Scheme. Phys. Rev. Lett. 125, 193901 (2020)