論文の概要: Orbital Angular Momentum Transfer and Beam-Quality Limits in Fork-Grating Electron Diffraction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.18401v1
- Date: Tue, 13 Oct 2026 13:46:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-16 21:32:20.259419
- Title: Orbital Angular Momentum Transfer and Beam-Quality Limits in Fork-Grating Electron Diffraction
- Title（参考訳）: フォーク励起電子回折における軌道角運動量移動とビーム品質限界
- Abstract要約: 理想的な単モード近似を超えた電子渦ビームのフォーク成長生成を解析する。
回折次数の解析式を導出し、対応する軌道角-運動量統計量を決定する。
- 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 analyze fork-grating generation of electron vortex beams beyond the ideal single-mode approximation. The incident beam is described as a paraxial Gaussian ensemble with finite transverse momentum spread and a first electromagnetic Hartree phase accumulated before the grating. Within Fresnel propagation we derive an analytical expression for each diffraction order and determine the corresponding orbital-angular-momentum statistics. The mean OAM of a selected order remains fixed by the topological rule, $\langle L_z\rangle_m=mp\hbar$, while its variance is set by the residual transverse momentum spread of the beam prepared at the grating. For the Gaussian mixture, the transverse purity is $\mathcal P_{\perp,m}=[1+2(ΔL_{z,m}/\hbar)^2]^{-1}$. The observed annular profile is governed by a separate propagation-dependent blurring scale, so a beam can retain well-defined mean OAM while having low transverse purity or a partially filled vortex minimum. Within the radial phase-screen approximation, the Hartree self-field modifies the propagated profile while preserving the full-plane OAM moments and transverse purity.
- Abstract（参考訳）: 理想的な単モード近似を超えた電子渦ビームのフォーク成長生成を解析する。
インシデントビームは、有限横運動量を広げる同軸ガウスアンサンブルと、グレーティングの前に蓄積される第1電磁ハーツリー相と記述される。
フレネル伝播では、各回折次数に対する解析式を導出し、対応する軌道角-運動量統計量を決定する。
選択された順序の平均OAMは、トポロジ規則により固定され、$\langle L_z\rangle_m=mp\hbar$ となる。
ガウス混合の場合、逆純度は$\mathcal P_{\perp,m}=[1+2(ΔL_{z,m}/\hbar)^2]^{-1}$である。
観測された環状プロファイルは、別個の伝播依存性のぼかしスケールで管理されるので、ビームは、横方向純度が低いか、部分的に満たされた渦最小の状態で、明確に定義された平均OAMを保持することができる。
放射相画面近似の中で、ハートリー自己フィールドは、全平面のOAMモーメントと横方向の純度を保持しながら、伝播プロファイルを変更する。
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