Polarization-dependent transformation of a paraxial beam upon reflection and refraction: a real-space approach

We analyze the paraxial beam transformation upon reflection and refraction at a plane boundary. In contrast to the usual approach dealing with the beam angular spectrum, we apply the continuity conditions to explicit spatial representations of the electric and magnetic fields on both sides of the boundary. It is shown that the polarization-dependent distortions of the beam trajectory (in particular, the "longitudinal" Goos-H\"anchen shift and the "lateral" Imbert-Fedorov shift of the beam center of gravity) are directly connected to the incident beam longitudinal component and appear due to its transformation at the boundary.Comment: 10 pages, 1 figure. Formulae (32), (33), footnote 2 and Ref. 27 are added, some sentences are correcte

Internal flows and energy circulation in light beams

We review optical phenomena associated with the internal energy redistribution which accompany propagation and transformations of monochromatic light fields in homogeneous media. The total energy flow (linear-momentum density, Poynting vector) can be divided into spin part associated with the polarization and orbital part associated with the spatial inhomogeneity. We give general description of the internal flows in the coordinate and momentum (angular spectrum) representations for both nonparaxial and paraxial fields. This enables one to determine local densities and integral values of the spin and orbital angular momenta of the field. We analyse patterns of the internal flows in standard beam models (Gaussian, Laguerre-Gaussian, flat-top beam, etc.), which provide an insightful picture of the energy transport. The emphasize is made to the singular points of the flow fields. We describe the spin-orbit and orbit-orbit interactions in the processes of beam focusing and symmetry breakdown. Finally, we consider how the energy flows manifest themselves in the mechanical action on probing particles and in the transformations of a propagating beam subjected to a transverse perturbation.Comment: 50 pages, 21 figures, 173 references. This is the final version of the manuscript (v1) modified in accord to the referee's remarks and with allowance for the recent development. The main changes are: additional discussion of the energy flows in Bessel beams (section 4.1), a lot of new references are added and the Conclusion is shortened and made more accurat

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЛИТАКСЕЛА В ХИМИОЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ БОЛЬНЫХ ПЛОСКОКЛЕТОЧНЫМ РАКОМ АНАЛЬНОГО КАНАЛА: ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Objectives: to assess the feasibility of a combination of the intensity-modulated radiation therapy (IMRT) with a triplet chemotherapy with paclitaxel, capecitabine, and mitomycin C in the treatment of patients with anal cancer, and to evaluate the toxicity of the proposed treatment regimen.Materials and methods. All patients included in the study had stage I–IIIB anal cancer. All patients underwent IMRT radiotherapy 52–58 Gy (the dosage is calculated according T symbol) by 1.8 to 2.2 Gy fractions daily. The proposed chemotherapy scheme includes mitomycin C 10 mg/m2 on day 1, paclitaxel 45 mg/m2 on days 3, 10, 17, 24, 31, capecitabine 625 mg/m2 during radiotherapy. A complete response to treatment after 26 weeks, and the compliance to the study protocol were the primary end points of the study.Results. The study included 38 patients. Among patients stage I anal cancer occurred in 1 (2.6 %) case, II – in 5 (13.2 %), IIIA – 15 (39.5 %) and IIIB – in 17 (44.7 %). A significant deviation from the protocol reported in 6 (15.8 %) patients, in 11 (28.9 %) patients a slight alteration from the treatment was documented, and 21 (55.3 %) patients completed the treatment of chemoradiotherapy with full compliance to the study protocol. The high profile of toxicity (grade III–IV) was recorded in 23 (60.5 %) patients. An incomplete clinical response at 26 weeks after treatment was reported in 5 (13.2 %) patients, one whom continued watchful waiting and achieved complete response at 9 months posttreatment. Median followup was 27 months. 1 patient developed a local recurrence 1 year posttreatment.Conclusions. The proposed triplet chemotherapy regimen using IMRT is feasible and has acceptable toxicity. For further assess the continuous research is needed. Целью исследования явилась оценка эффективности лучевой терапии с модулированной интенсивностью (intensity-modulated radiation therapy, IMRT) с трехкомпонентной химиотерапией паклитакселом, капецитабином и митомицином С в лечении пациентов, больных раком анального канала, а также изучение профиля токсичности предложенной схемы лечения.Материалы и методы. Все пациенты, включенные в исследование, имели I–IIIB стадии опухолевого процесса. Больным была проведена лучевая терапия по технологии IMRT последовательными фракциями от 1,8 до 2,2 Гр ежедневно до суммарной очаговой дозы 52–58 Гр (в зависимости от исходной стадии Т). Предложенная схема химиотерапии включала прием митомицина С 10 мг/м2 внутривенно (в/в) в 1-й день, паклитаксела 45 мг/м2 в/в в 3, 10, 17, 24 и 31-й дни, капецитабина 625 мг/м2 2 раза в сутки перорально в дни лучевой терапии. Полный ответ на лечение через 26 нед и соблюдение протокола исследования являлись основными оцениваемыми параметрами.Результаты. В исследование были включены 38 пациентов. Опухолевый процесс I стадии был выявлен у 1 (2,6 %), II – у 5 (13,2 %), IIIA – у 15 (39,5 %) и IIIB – у 17 (44,7 %) больных. Значительное отступление от протокола зарегистрировано у 6 (15,8 %) пациентов, у 11 (28,9 %) отмечено незначительное отступление от схемы лечения, 21 (55,3 %) больной завершил режим химиолучевой терапии в полном соответствии с протоколом исследования. Высокий профиль токсичности (III–IV степени тяжести) зарегистрирован у 23 (60,5 %) пациентов. Неполный клинический ответ через 26 нед после окончания лечения был отмечен у 5 (13,2 %) больных, из них 1 пациентке продолжено динамическое наблюдение, полный ответ достигнут через 9 мес, остальным 4 предложено хирургическое лечение. Медиана наблюдения составила 27 мес. У 1 больной развился рецидив заболевания через 1 год после завершения химиолучевой терапии.Выводы. Предложенный режим трехкомпонентной химиотерапии по протоколу IMRT имеет допустимую токсичность и позволяет достичь высоких результатов лечения у прогностически неблагоприятной группы пациентов. Для дальнейшей оценки необходимо продолжение исследований