Investigation of the radial number of Laguerre-Gaussian modes of electromagnetic field: physical meaning, application in quantum informatics

Abstract

В работе исследованы квантовые свойства оператора радиального числа Лагерр-Гауссовых мод. Показана связь между этим оператором и оператором числа вращающихся в поперечной плоскости пучка квазичастиц. Продемонстрировано влияние радиального числа Лагерр-Гауссовых мод на их устойчивость при распространении в турбулентных средах. Приведено возможное объяснение этого влияния на основе исследования волнового фронта Лагерр-Гауссовых мод при помощи его разложения по базису ортогональных полиномов Цернике.

The quantum properties of the radial number operator of Laguerre-Gaussian modes are investigated in the work. The relation between this operator and the operator of the number of quasiparticles rotating in the transverse plane of the beam is shown. The influence of the radial number of Laguerre-Gaussian modes on their stability during propagation in turbulent media is demonstrated. A possible explanation of this influence is given based on the explore of the Laguerre-Gaussian beam wavefront by means of its decomposition on the basis of orthogonal Zernike polynomials.