論文の概要: SU(2) symmetry of spatiotemporal Gaussian modes propagating in the isotropic dispersive media
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.00295v1
- Date: Sat, 30 Aug 2025 01:09:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.166
- Title: SU(2) symmetry of spatiotemporal Gaussian modes propagating in the isotropic dispersive media
- Title（参考訳）: SU(2)等方性分散媒質中に伝播する時空間ガウスモードの対称性
- Authors: Fangqing Tang, Xing Xiao, Lixiang Chen,
- Abstract要約: ラゲール・ガウスモード(ST)の強度分布は,エルミート・ガウスモードで観測されるようなマルチペナルパターンを示す。
異常分散状態においては、非単調な挙動は歪みと強度分布の復活を誘導する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4396860522241306
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The far-field intensity distribution of spatiotemporal Laguerre-Gaussian (STLG) modes propagating in free space exhibits a multi-petal pattern analogous to that observed in tilted Hermite-Gaussian modes. Here, we show that this phenomenon can be explained by the SU(2) symmetry of spatiotemporal Gaussian modes, which can support the irreducible representation of SU(2) group and enable the construction of the spatiotemporal model Poincar\'e sphere. We have also derived analytical expressions for the STLG mode with an arbitrary radial and angular indices propagating in the isotropic media. The propagation dynamics can be understood as a unitary transformation generated by a conserved quantity, where the rotation angle is exactly the intermodal Gouy phase of the spatiotemporal modes in the same order subspace. This spatiotemporal Gouy phase depends on the ellipticity of the wave packets and the group velocity dispersion (GVD) of the media. The phase, as a function of propagation distance, is categorized into three distinct regimes: normal dispersion, anomalous dispersion, and zero dispersion. Interestingly, in the regime of anomalous dispersion, the non-monotonic behavior induces to both distortion and revival of the intensity distribution, thereby establishing a phase-locked mechanism that is analogous to the Talbot effect.
- Abstract（参考訳）: 自由空間で伝播する時空間ラゲール・ガウスモード(STLG)の遠方界強度分布は、傾斜したエルミート・ガウスモードで観測されるものと類似した多点パターンを示す。
ここでは、この現象が時空間ガウスモードのSU(2)対称性によって説明できることを示し、これはSU(2)群の既約表現をサポートし、時空間モデル Poincar\'e 球面の構築を可能にする。
等方性媒質に伝播する任意の半径と角の指標を持つSTLGモードの解析式も導出した。
伝播力学は保存量によって生成されるユニタリ変換として理解することができ、回転角は同じ順序の時空間における時空間モードのモーダル・グーイ位相である。
この時空間グーイ相は、波束の楕円性と媒体の群速度分散(GVD)に依存する。
位相は伝播距離の関数として、正規分散、異常分散、ゼロ分散の3つの異なる状態に分類される。
興味深いことに、異常分散の時代には、非単調な挙動は強度分布の歪みと回復の両方を引き起こすため、タルボット効果に類似した位相ロック機構が確立される。
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