Теоретическое и экспериментальное исследование поляризационных преобразований в одноосных кристаллах для получения цилиндрических векторных пучков высоких порядков
Хонина С.Н.
, Карпеев С.В., Алфёров С.В.

Аннотация:
Проведено аналитическое и численное исследование формирования цилиндрических векторных пучков в двулучепреломляющих кристаллах по схемам с одним совмещённым фокусом и с двумя фокусами. В схеме с двумя фокусами при наличии вихревой фазы у исходного пучка c круговой поляризацией в одном из фокусов формируется радиально-поля­ризованное распределение, а в другом – азимутально-поляризованное. Данные результаты обобщены на случай формирования радиально- и азимутально-поляризованных лазерных мод высших порядков. Натурные эксперименты с кристаллом исландского шпата подтверждают результаты моделирования.

Ключевые слова :
одноосный кристалл, цилиндрические векторные пучки, модовые лазерные пучки высокого порядка.

Литература:

  1. Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – V. 1. – P. 1-57.
  2. Oron, R. The formation of laser beams with pure azimuthal or radial polarization / R. Oron, S. Blit, N. Davidson and A.A. Friesem // Applied Physics Letters. – 2000. – V. 77, Issue 21. – P. 3322-3324.
  3. Machavariani, G. Birefringence-induced bifocusing for selection of radially or azimuthally polarized laser modes / G. Machavariani, Y. Lumer, I. Moshe, A. Meir, S. Jackel, and N. Davidson // Applied Optics. – 2007. – V. 46. – P. 3304-3310.
  4. Yonezawa, K. Compact laser with radial polarization using birefringent laser medium / K. Yonezawa, Y. Kozawa and S. Sato // Japanese Journal of Applied Physics. – 2007. – V. 46. – P. 5160-5163.
  5. Khonina, S.N. Generating inhomogeneously polarized higher-order laser beams by use of DOEs beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Journal of the Optical Society of America A. – 2011. – V. 28(10). – P. 2115-2123.
  6. Khonina, S.N. Polarization converter for higher-order laser beams using a single binary diffractive optical element as beam splitter / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov // Optics Letters. – 2012. – V. 37(12). – P. 2385-2387.
  7. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of inhomogeneously polarized laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Applied Optics. – 2010. – V. 49(10). – P. 1734-1738.
  8. Fadeyeva, T. Natural shaping of the cylindrically polarized beams / T. Fadeyeva, V. Shvedov, N. Shostka, C. Ale­xeyev and A. Volyar // Optics Letters. – 2010. – V. 35(22). – P. 3787-3789.
  9. Venkatakrishnan, K. Generation of radially polarized  beam  for laser micromachining / K. Venkatakrishnan and B. Tan // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. – 2012. – V. 7(3). – P. 274-278.
  10. Loussert, C. Efficient scalar and vectorial singular beam shaping using homogeneous anisotropic media / C. Lous­sert and E. Brasselet // Optics Letters. – 2010. – V. 35. – P. 7-9.
  11. Fadeyeva, T.A. Spatially engineered polarization states and optical vortices in uniaxial crystals / T.A. Fadeyeva, V.G. Shvedov, Y.V. Izdebskaya, A.V. Volyar, E. Brasselet, D.N. Neshev, A.S. Desyatnikov, W. Krolikowski and Y.S. Kivshar // Optics Express. – 2010. – V. 18(10). – P. 10848-10863.
  12. Khonina, S.N. Strengthening the longitudinal component of the sharply focused electric field by means of higher-order laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov // Optics Letters. – 2013. – V. 38(17). – P. 3223-3226.
  13. Khonina, S.N. Experimental demonstration of the generation of the longitudinal E-field component on the optical axis with high-numerical-aperture binary axicons illuminated by linearly and circularly polarized beams / S.N. Kho­nina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov, D.A. Savelyev, J. Laukkanen, J. Turunen // Journal of Optics. – 2013. – V. 15. – P. 085704 (9pp).
  14. Alferov, S.V. Study of polarization properties of fiber-optics probes with use of a binary phase plate / S.V. Alferov, S.N. Khonina and S.V. Karpeev // Journal of the Optical Society of America A. – 2014. – V. 31(4). – P. 802-807.
  15. Алфёров, С.В. Экспериментальное исследование фокусировки неоднородно поляризованных пучков, сформированных при помощи секторных пластинок / С.В. Ал­фёров, С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, О.Ю. Моисеев // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 1. – С. 57-64.
  16. Методы компьютерной оптики / А.В. Волков, Д.Л. Го­ловашкин, Л.Д. Досколович, Н.Л. Казанский, В.В. Котляр, В.С. Павельев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, В.С. Со­ловьев, Г.В. Успленьев, С.И. Харитонов, С.Н. Хонина; под ред. В.А. Сойфера. – 2-е изд., испр. – М.: Физматлит, 2003. – 688 с.
  17. Дифракционная компьютерная оптика / Д.Л. Головашкин, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.В. Котляр, В.С. Па­вель­ев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина; под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2007. – 736 с.
  18. Хонина, С.Н. Периодическое изменение интенсивности модовых лазерных пучков при распространении в анизотропных одноосных кристаллах / С.Н. Хонина, С.Г. Во­лотовский, С.И. Харитонов // Известия Самарского научного центра РАН. – 2012. – Т. 14(4). – С. 18-27.
  19. Zhan, Q. Focus shaping using cylindrical vector beams / Q. Zhan, J.R. Leger // Optics Express. – 2002. – V. 10, Issue 7. – P. 324-331.
  20. Hao, B. Numerical aperture invariant focus shaping using spirally polarized beams / B. Hao, J. Leger // Optics Communications. – 2008. – V. 281. – P. 1924-1928.
  21. Карпеев, С.В. Формирование поляризационно-не­од­но­род­ных лазерных пучков высокого порядка на основе пучков с круговой поляризацией / С.В. Карпеев, С.Н. Хо­нина, Н.Л. Казанский, О.Ю. Моисеев // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 2. – С. 224-230.
  22. Khonina, S.N. Encoded binary diffractive element to form hyper-geometric laser beams / S.N. Khonina, S.A. Ba­la­la­yev, R.V. Skidanov, V.V. Kotlyar, B. Paivanranta, J. Turu­nen // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2009. – V. 11. – P. 065702 (7p).
  23. Казанский, Н.Л. Исследовательско-технологический центр дифракционной оптики // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – Т. 13, № 4-1. – С. 54-62.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20