Dana 23. svibnja 2024. dr. sc. Ali Mardan Dezfouli je uspješno obranio svoj doktorski rad pod naslovom „Generation i detection of optical vortex beams“ na doktorskom studiju Fizike na PMF-u Sveučilišta u Zagrebu. Rad je izrađen na Institutu za fiziku pod voditeljstvom dr. sc. Hrvoja Skenderovića.

U radu se opisuje generiranje i detekcija vrtložnih svjetlosnih snopova koji posjeduju kutnu količinu gibanja (OAM). Poznato je da se određenim transformacijama uobičajenog svjetlosnog snopa (Gaussove zrake) mogu dobiti svjetlosni snopovi koji odgovaraju Lagguere Gaussovim funkcijama i posjeduju jedinstvene značajke. Takvi snopovi nose OAM ili topološki naboj čija se vrijednost određena kvantnim brojem l može utisnuti u snop različitim postupcima. U ovome se radu topološki naboj generira pomoću svjetlosnog modulatora (SLM), a detekcija o određivanje topološkog naboja se obavlja pomoću drugog SLM uređaja. Glavni doprinos rada se sastoji u dizajniranju novog tipa numeričke rešetke koja difrakcijom OAM vrtloga u dalekom polju (far-field pattern) otkriva o koju vrijednost topološkog naboja zraka posjeduje. Ova se numerička rešetka učita na SLM, i u refleksiji vrtložnog snopa od SLM-a na određenoj udaljenosti se pojavljuje serija tamnih i svijetlih pruga čiji broj točno odgovara topološkom naboju upadne zrake. U radu su dana numerička rješenja ove difrakcije, kao i eksperimentalna potvrda ovih rješenja koja pokazuje odlično slaganje s teorijom. Pokazana je otpornost dobivenih rezultata na različite smetnje koje se mogu pojaviti u eksperimentalnoj realizaciji i diskutiran utjecaj parametara rešetke na rezultate. U nastavku rada, metoda je proširena na detekciju dvostrukih snopova, kao i na detekciju radijalnog moda p u upadnom Laguerre – Gaussovom snopu. Određivanje parametara vrtložnih snopova ima veliki značaj budući ovakvi snopovi pokazuju značajnu perspektivu u primjeni kao npr. optičke pincete, ispitivanje kiralnih molekula, mikroskopija visoke razlučivosti, komunikacijama pomoću svjetla, kvantnoj komunikaciji i kriptografiji i drugim oblastima.

Tijekom izrade doktorata, dr.sc. A. M. Dezfouli je objavio dva znanstvena rada proistekla iz ovih istraživanja, nekoliko konferencijskih priopćenja, a još dva su rada u pripremi.