We propose a scheme to produce structured light in synchrotron light sources. In this scheme, light beams from two undulators are superposed by using a technique akin to the “cross undulator.” We demonstrate that a vector beam, in which the polarization direction varies with the azimuthal angle about the beam axis, is produced by superposing harmonic radiation from two helical undulators in tandem. Although this scheme is demonstrated in the ultraviolet range at the low-energy synchrotron UVSOR-III, it can be applied to high-energy synchrotrons to produce vector x-ray beams, which would open a new field in the application of synchrotron radiation.
References
1.
H.
Rubinsztein-Dunlop
, A.
Forbes
, M. V.
Berry
, M. R.
Dennis
, D. L.
Andrews
, M.
Mansuripur
, C.
Denz
, C.
Alpmann
, P.
Banzer
, T.
Bauer
, E.
Karimi
, L.
Marrucci
, M.
Padgett
, M.
Ritsch-Marte
, N. M.
Litchinitser
, N. P.
Bigelow
, C.
Rosales-Guzman
, A.
Belmonte
, J. P.
Torres
, T. W.
Neely
, M.
Baker
, R.
Gordon
, A. B.
Stilgoe
, J.
Romero
, A. G.
White
, R.
Fickler
, A. E.
Willner
, G.
Xie
, B.
McMorran
, and A. M.
Weiner
, J. Opt.
19
, 013001
(2017
).2.
J. P.
Torres
and L.
Torner
, Twisted Photons; Application of Light with Orbital Angular Momentum
(Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
, 2011
).3.
Q.
Zhan
, Adv. Opt. Photonics
1
, 1
(2009
).4.
K. I.
Willig
, S. O.
Rizzoli
, V.
Westphal
, R.
Jahn
, and S. W.
Hell
, Nature
440
, 935
(2006
).5.
G.
Gibson
, J.
Courtial
, M. J.
Padgett
, M.
Vasnetsov
, V.
Pas'ko
, S. M.
Barnett
, and S.
Franke-Arnold
, Opt. Express
12
, 5448
(2004
).6.
A.
Aadhi
, P.
Vaity
, P.
Chithrabhanu
, S. G.
Reddy
, S.
Prabakar
, and R. P.
Singh
, Appl. Opt.
55
, 1107
–1111
(2016
).7.
R.
Dorn
, S.
Quabis
, and G.
Leuchs
, Phys. Rev. Lett.
91
, 233901
(2003
).8.
B.
Hao
and J.
Leger
, Opt. Express
15
, 3550
(2007
).9.
M. W.
Beijersbergen
, R. P. C.
Coerwinkel
, M.
Kristensen
, and J. P.
Woerdman
, Opt. Commun.
112
, 321
(1994
).10.
11.
L.
Marrucci
, C.
Manzo
, and D.
Paparo
, Appl. Phys. Lett.
88
, 221102
(2006
).12.
D.
Pohl
, Appl. Phys. Lett.
20
, 266
(1972
).13.
T.
Grosjean
, D.
Courjon
, and M.
Spajer
, Opt. Commun.
203
, 1
(2002
).14.
G.
Machavariani
, Y.
Lumer
, I.
Moshe
, A.
Meir
, and S.
Jackel
, Opt. Commun.
281
, 732
(2008
).15.
K. J.
Moh
, X.-C.
Yuan
, J.
Bu
, D. K. Y.
Low
, and R. E.
Burge
, Appl. Phys. Lett.
89
, 251114
(2006
).16.
C.
Maurer
, A.
Jesacher
, S.
Fürhapter
, S.
Bernet
, and M.
Ritsch-Marte
, New J. Phys.
9
, 78
(2007
).17.
R.
Géneaux
, A.
Camper
, T.
Auguste
, O.
Gobert
, J.
Caillat
, R.
Taïeb
, and T.
Ruchon
, Nat. Commun.
7
, 12583
(2016
).18.
C.
Hernández-García
, A.
Turpin
, J.
San Román
, A.
Picón
, R.
Drevinskas
, A.
Cerkauskaite
, P. G.
Kazansky
, C. G.
Durfee
, and I. J.
Sola
, Optica
4
, 520
(2017
).19.
E.
Hemsing
, A.
Knyazik
, F.
O'Shea
, A.
Marinelli
, P.
Musumeci
, O.
Williams
, S.
Tochitsky
, and J. B.
Rosenzweig
, Appl. Phys. Lett.
100
, 091110
(2012
).20.
E.
Hemsing
, A.
Knyazik
, M.
Dunning
, D.
Xiang
, A.
Marinelli
, C.
Hast
, and J. B.
Rosenzweig
, Nat. Phys.
9
, 549
(2013
).21.
S.
Sasaki
and I.
McNulty
, Phys. Rev. Lett.
100
, 124801
(2008
).22.
J.
Bahrdt
, K.
Holldack
, P.
Kuske
, R.
Müller
, M.
Scheer
, and P.
Schmid
, Phys. Rev. Lett.
111
, 034801
(2013
).23.
M.
Katoh
, M.
Fujimoto
, N. S.
Mirian
, T.
Konomi
, U.
Taira
, T.
Kaneyasu
, M.
Hosaka
, N.
Yamamoto
, A.
Mochihashi
, Y.
Takashima
, K.
Kuroda
, A.
Miyamoto
, K.
Miyamoto
, and S.
Sasaki
, Sci. Rep.
7
, 6130
(2017
).24.
R. A.
Bosch
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
386
, 525
(1997
).25.
U.
Happek
, A. J.
Sievers
, and E. B.
Blum
, Phys. Rev. Lett.
67
, 2962
(1991
).26.
K. J.
Kim
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res.
219
, 425
(1984
).27.
M.
Katoh
, M.
Fujimoto
, H.
Kawaguchi
, K.
Tsuchiya
, K.
Ohmi
, T.
Kaneyasu
, Y.
Taira
, and M.
Hosaka
, Phys. Rev. Lett.
118
, 094801
(2017
).28.
S.
Yamamoto
, Y.
Senba
, T.
Tanaka
, H.
Ohashi
, T.
Hirono
, H.
Kimura
, M.
Fujisawa
, J.
Miyawaki
, A.
Harasawa
, T.
Seike
, S.
Takahashi
, N.
Nariyama
, T.
Matsushita
, M.
Takeuchi
, T.
Ohata
, Y.
Furukawa
, K.
Takeshita
, S.
Goto
, Y.
Harada
, S.
Shin
, H.
Kitamura
, A.
Kakizaki
, M.
Oshima
, and I.
Matsuda
, J. Synchrotron Radiat.
21
, 352
(2014
).29.
T.
Kaneyasu
, Y.
Hikosaka
, M.
Fujimoto
, H.
Iwayama
, M.
Hosaka
, E.
Shigemasa
, and M.
Katoh
, J. Synchrotron Radiat.
24
, 934
(2017
).30.
See https://github.com/ochubar/SRW for more information about SRW; accessed 7 February
2018
.31.
O.
Chubar
, P.
Elleaume
, and A.
Snigirev
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
435
, 495
(1999
).32.
B. M.
Kincaid
, J. Appl. Phys.
48
, 2684
(1977
).© 2018 Author(s).
2018
Author(s)
You do not currently have access to this content.
