Сравнение величин обратного потока энергии в остром фокусе светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностями

С помощью матриц и векторов Джонса показано, что оптический элемент с метаповерхностью, анизотропное пропускание которого описывается матрицей поворота поляризации на угол $ m\varphi $, $ \varphi $ – полярный угол, при освещении светом с линейной поляризацией формирует азимутальную или радиальную поляризацию порядка $m$. При освещении светом с круговой поляризацией такой элемент формирует оптический вихрь с топологическим зарядом $m$. Этот поляризационно-фазовый конвертор (ПФК) выполняет спин-орбитальное преобразование, аналогичное тому, которое выполняют жидкокристаллические q-пластинки. Численно FDTD-методом показано, что при освещении ПФК с $m = 2$ светом с линейной или круговой поляризацией и последующей острой фокусировкой с помощью бинарной зонной пластинки вблизи фокуса на оптической оси формируется обратный поток световой энергии, сравнимый по величине с прямым потоком. Причем обратный поток при фокусировке оптического вихря с топологическим зарядом 2 и с круговой поляризацией равен обратному потоку при фокусировке света с поляризационной сингулярностью 2-го порядка.