Рассматривается наклонное падение вихревого поляризованного пучка на неоднородный анизотропный плоский слой искусственного метаматериала. На основе классических уравнений электродинамики построена матричная модель отражения пучка на границах слоя, а также его распространения в неоднородной анизотропной среде. При помощи прямого преобразования Фурье пучок представлен в виде совокупности плоских монохроматических волн, имеющих различные направления волнового вектора, направления и амплитуды вектора напряжённости электрического поля. Получено матричное решение, позволяющее рассчитывать проекции векторов полей электромагнитной волны внутри неоднородной анизотропной среды. Для плоских волн различных направлений распространения, составляющих в совокупности пучок, получены матрицы отражения и пропускания для неоднородного анизотропного слоя. Отражённый пучок восстановлен при помощи обратного преобразования Фурье. Рассчитаны распределения проекций вектора напряжённости электрического поля по сечению отражённого пучка при наклонном падении, а также фазы этих проекций. Вычислены функции кросс-корреляции для проекций вектора напряжённости электрического поля пучка. Разложение в ряд Фурье функции кросс-корреляции показывает, что в отражённом пучке появляются компоненты с изменением топологического заряда на ± 1.

На английском языке
Reflection and transmission of a polarized vortex beam by an inhomogeneous anisotropic plane layer
Moiseeva N.M.

We consider oblique incidence of a vortex polarized beam on an inhomogeneous anisotropic plane layer of an artificial metamaterial. A matrix model of beam reflection at the layer boundaries, as well as its propagation in an inhomogeneous anisotropic medium is developed on the basis of the classical equations of electrodynamics. Using the forward Fourier transform, the beam is represented as a set of plane monochromatic waves, which has different directions of the wave vector and the direction and amplitude of the electric-field vector. The obtained matrix solution allows one to calculate projections of the vectors of the electromagnetic wave inside an inhomogeneous anisotropic medium. The reflection and transmission matrices for an inhomogeneous anisotropic layer are found for the plane waves which have different propagation directions and constitute the beam collectively. The reflected beam was reconstructed by means of the inverse Fourier transform. The distributions of the projections of the electric-field vector over the cross section of the reflected beam at oblique incidence are calculated, as well as the phases of these projections. The cross-correlation functions are calculated for the projections of the vector of the electric field of the beam. The Fourier expansion of the cross-correlation function shows that components with a variation of the topological charge by ± 1 appear in the reflected beam.