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¿Cuáles son buenas no paraxial gaussian-viga-como soluciones de la ecuación de Helmholtz?

Estoy jugando con algunos óptica manipulaciones y estoy buscando los rayos de luz que son aproximadamente gaussiana en la naturaleza, sino que van más allá de la paraxial régimen y que incluyen la no-paraxial vector óptica de los efectos longitudinales de las polarizaciones y similares.

Es decir, estoy buscando monocromática soluciones de las ecuaciones de Maxwell que se ven aproximadamente como un bien enfocado haz gaussiano y que

  • tiene energía finita en cada transversal de la losa,
  • han analítico de las formas que son manejables suficiente para trabajar con,
  • están llenos de soluciones a las ecuaciones de Maxwell (es decir, no paraxial, o algunos subleading-orden de aproximación a la misma),
  • incluir el vector de efectos, todo el camino a través de los delanteros-polarización circular estados que se mencionan por ejemplo, aquí, y
  • idealmente, venir como una completa base de que por separado a lo largo de el impulso angular orbital, como el de Laguerre-Gauss soluciones.

En el pasado he utilizado principales correcciones de orden de la aproximación paraxial (como las que se usan aquí, que se elaboró a partir de aquí), y aquellos que funcionan bien cuando la no-paraxiality es pequeño y los delanteros ellipticity puede ser considerado perturbativa, pero me gustaría llevar las cosas a situaciones en las que la no-paraxial reenvía ellipticity es lo suficientemente grande como para inducir la polarización circular, mientras que todavía mantiene un manejable que el tratamiento analítico que también es totalmente riguroso.

Es esto factible? O debe el pasaje a una plena y no paraxial solución requiere el uso de la infinita energía de Bessel-como las vigas, si uno quiere mantener la solvencia analítica?

Los punteros a las referencias con el trabajo detallado-throughs de este tipo de soluciones es muy apreciado - quiero utilizar estas tecnologías como herramientas para construir cosas en la parte superior, y me gustaría una base sólida para trabajar.

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akhmeteli Puntos 10362

Yo creo que la Sección II de mi antiguo trabajo https://arxiv.org/abs/physics/0405091 contiene exactamente lo que necesita: una forma relativamente sencilla solución exacta de la libre ecuaciones de Maxwell que es asintóticamente aproximar por un haz Gaussiano en el límite de $\delta/\lambda\rightarrow\infty$ donde $\delta$ es el tamaño de la cintura del haz Gaussiano y $\lambda$ es la longitud de onda. La solución se expresa en términos de Hertz potenciales (ver fórmulas 1-6, 21-22). La solución está escrito para una polarizada circularmente haz Gaussiano, pero no es difícil de modificar la solución para conseguir un haz polarizado linealmente. Por favor, hágamelo saber si usted necesita cualquier información adicional.

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