論文の概要: A Unified SU(2) Framework for Vector Beam Transformations and Complex Beam Shaping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06566v1
- Date: Thu, 07 May 2026 16:59:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-08 22:27:12.016504
- Title: A Unified SU(2) Framework for Vector Beam Transformations and Complex Beam Shaping
- Title（参考訳）: ベクトルビーム変換と複素ビーム整形のための統一SU(2)フレームワーク
- Authors: Gayathri G T, Gururaj Kadiri,
- Abstract要約: 複屈折光学素子を用いた構造光場間の変換を設計するための構成的枠組みを提案する。
この枠組みでは、ベクトルビーム間の変換は空間的に変化するSU(2)演算として扱われる。
これらの結果は、複素ビーム整形およびベクトルビーム変換への統一的かつ明示的に構成的な経路を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a constructive framework for designing transformations between structured light fields using birefringent optical elements, formulated in terms of SU(2) operations on polarization. Within this framework, transformations between vector beams are treated as spatially varying SU(2) operations, leading to a direct procedure for designing doubly inhomogeneous waveplates (d-plates) that implement the desired mapping. We identify a condition under which a single element implements a prescribed transformation exactly, including the global phase, and provide an explicit prescription for constructing the corresponding doubly inhomogeneous waveplate (d-plate) when this condition is satisfied, along with its realization using a finite sequence of singly inhomogeneous plates, including a QHQ configuration. Within this formulation, a broad class of problems in structured light can be treated within a single framework, including vector beam transformations, spin-orbital dynamics, and complex beam shaping. Crucially, the same SU(2) operations directly realize quantum channels on the orbital angular momentum degree of freedom, with polarization serving as a physical ancilla. These results establish a unified and explicitly constructive route to complex beam shaping and vector beam transformations based on SU(2) parameter synthesis, and provide a systematic foundation for designing next-generation photonic elements for structured light and spin-orbit information processing.
- Abstract（参考訳）: 偏光に関するSU(2)演算の項で定式化された複屈折光学素子を用いた構造光場間の変換を設計するための構成的枠組みを提案する。
この枠組み内では、ベクトルビーム間の変換は空間的に変化するSU(2)演算として扱われ、所望の写像を実装する二重不均一波面(d-プレート)を設計する直接的な手順となる。
本研究では,大域的位相を含む単一要素が所定の変換を正確に実施する条件を特定し,この条件を満たす場合に対応する2次不均質波面(d-プレート)を構築するための明示的な処方則を提供するとともに,QHQ構成を含む一様不均質板の有限列を用いて実現する。
この定式化の中では、ベクトルビーム変換、スピン軌道力学、複雑なビーム整形を含む、構造化光の幅広いクラスを単一の枠組みで扱うことができる。
重要なことに、同じSU(2)の操作は軌道角運動量自由度上の量子チャネルを直接実現し、偏光は物理的アンシラとして機能する。
これらの結果は、SU(2)パラメータ合成に基づく複素ビーム整形およびベクトルビーム変換への統一的で明示的に構成された経路を確立し、構造化光およびスピン軌道情報処理のための次世代フォトニック素子を設計するための体系的基盤を提供する。
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