Формирование спиральной интенсивности бинарным вихревым аксиконом
Дегтярев С.А., Хонина С.Н., Подлипнов В.В.

Аннотация:
Показана возможность формирования фотонной микроспирали в ближней зоне дифракции лазерного пучка на бинарном вихревом фазовом аксиконе. Численное моделирование выполнено в пакете Comsol, в котором уравнение Гельмгольца решается методом конечных элементов. Верификация численных расчётов произведена путём экспериментальных измерений, проведённых с помощью ближнепольного микроскопа NT-MDT Integra Spectra.

Ключевые слова :
фокусировка, фотонная спираль, бинарный фазовый вихревой аксикон, метод конечных элементов, ПО Comsol, ближнепольный микроскоп NT-MDT Integra Spectra.

Литература:

  1. Сойфер, В.А. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порождённые дифракционной оптикой / В.А. Сойфер, В.В. Котляр, С.Н. Хонина // Физика элементарных частиц и атомного ядра. – 2004. – Т. 35, № 6. – С. 1368-1432.
  2. Khonina, S.N. Rotation of microparticles with Bessel beams generated by diffractive elements / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Simonen, J. Turunen // Journal of Modern Optics. – 2004. – V. 51, Issue 14. – P. 2167-2184.
  3. 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.
  4. Andrews, D.L. Structured light and its applications: an introduction to phase-structured beams and nanoscale optical forces. – Burlington, USA: Elsevier Inc., 2008. – 341 p.
  5. Dienerowitz, M. Optical vortex trap for resonant confinement of metal nanoparticles / M. Dienerowitz, M. Mazilu, P.J. Reece, T.F. Krauss and K. Dholakia // Optics Express. – 2008. – V. 16, Issue 7. – P. 4991-4999.
  6. Дифракционная нанофотоника / А.В. Гаврилов, Д.Л. Го­ло­вашкин, Л.Л. Досколович, П.Н. Дьяченко, А.А. Ко­ва­лев, В.В. Котляр, А.Г. Налимов, Д.В. Нестеренко, В.С. Па­вель­ев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.Н. Хо­нина, Я.О. Шу­ю­по­ва; под ред. В.А. Сойфера – М.: Физматлит, 2011. – 680 с.
  7. Хонина, С.Н. Простой способ эффективного формирования различных бездифракционных лазерных пучков // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 1. – С. 70-78.
  8. Qiong-Ge, S. Generalization and propagation of spiraling Bessel beams with a helical axicon / S. Qiong-Ge, Z. Ke-Ya, F. Guang-Yu, L. Zheng-Jun and L. Shu-Tian // Chinese Physics B. – 2012. – V. 21, Issue 1. – P. 014208 (10p).
  9. Котляр, В.В. Вращение световых много-модовых пучков Гаусса-Лагерра в свободном пространстве / В.В. Котляр, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина // Письма в ЖТФ. – 1997. – Т. 23, № 17. – С. 1-6.
  10. Paakkonen, P. Rotating optical fields: experimental demonstration with diffractive optics / P. Paakkonen, J. Lautanen, M. Honkanen, M. Kuittinen, J. Turunen, S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, A.T. Friberg // Journal of Mo­dern Optics. – 1998. – V. 45, Issue 11. – Р. 2355-2369.
  11. Khonina, S.N. Generating a couple of rotating nondiffarcting beams using a binary-phase DOE / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, J. Lautanen, M. Honkanen, J. Turunen // Optik. – 1999. – V. 110, Issue 3. – P. 137-144.
  12. Kotlyar, V.V. Rotation of laser beams with zero of the orbital angular momentum / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, R.V. Skidanov and V.A. Soifer // Optics Communications. – 2007. – V. 274. – P. 8-14.
  13. Singh, B.K. Conical light sword optical beam and its healing property / Brijesh Kumar Singh, Dalip Singh Mehta, Paramasivam Senthilkumara // Optics Letters. – 2014. – V. 39, Issue 7. – Р. 2064-2067.
  14. Beresna, M. Twisting light with micro-spheres produced by ultrashort light pulses / Martynas Beresna, Mindaugas Gecevicius, Nadezhda M. Bulgakova, and Peter G. Kazansky // Optics Express. – 2011. – V. 19, Issue 20. – Р. 18989.
  15. Bock, M. Few-cycle high-contrast vortex pulses / Martin Bock, Jurgen Jahns, Ruediger Grunwald // Optics Letters. – 2012. – V. 37, Issue 18. – Р. 3804-3806.
  16. Хонина, С.Н. Экспериментальная демонстрация формирования продольной компоненты электрического поля на оптической оси с помощью высокоапертурных бинарных аксиконов при линейной и круговой поляризации освещающего пучка / С.Н. Хонина, С.В. Карпеев, С.В. Ал­фёров, Д.А. Савельев // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 1 – С. 76-87.
  17. Хонина, С.Н. Экспериментальное исследование дифракции линейно поляризованного гауссова пучка на бинарных микроаксиконах с периодом, близким к длине волны / С.Н. Хонина, Д.В. Нестеренко, А.А. Морозов, Р.В. Ски­данов, И.А. Пустовой // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 1. – С. 11-21.
  18. Хонина, С.Н. Расчёт дифракции линейно-поляризован­ного ограниченного пучка с постоянной интенсивнотью на высокоапертурных бинарных микроаксиконах в ближней зоне / С.Н. Хонина, А.В. Устинов, С.Г. Волотовский, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 4. – С. 443-460.
  19. Стафеев, С.С. Особенности измерения субволнового фокусного пятна ближнепольным микроскопом / С.С. Ста­феев, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 3. – С. 332-340.
  20. Jia, B. Direct observation of a pure focused evanescent field of a high numerical aperture objective lens by scanning near-field optical microscopy / B. Jia, X. Gan and M. Gu // Applied Physics Letters. – 2005. – V. 86. – P. 131110.

© 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