Простой способ формирования полых недифрагирующих световых пучков с распределением интенсивности в виде контура правильного многоугольника

Порфирьев А.П., Скиданов Р.В.

Аннотация:
В работе предложен метод формирования полых световых пучков, распределение интенсивности которых в поперечном сечении имеет форму простейших геометрических фигур. В основе метода лежит использование интерференции двух соосных пучков Бесселя. Данные пучки обладают бездифракционными свойствами и могут быть использованы в качестве световых ловушек для контролируемого манипулирования несферическими микрообъектами.

Ключевые слова :
бездифракционные световые пучки, пучки Бесселя, интерференция пучков Бесселя, полые световые пучки, дислокации волнового фронта.

Литература:

  1. Скиданов, Р.В. Формирование массива полых пучков для осаждения и позиционирования микрочастиц / Р.В. Скиданов, А.П. Порфирьев // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 3. – С. 387-394.
  2. Cojoc, D. Laser trapping and micro-manipulation using optical vortices / D. Cojoc, V. Garbin, E. Ferrari, L. Businaro, F. Romanato, E. Di Fabrizio // Microelectronic Engineering. – 2005. – V. 78-79. – P. 125-131.
  3. Eckerskorn, N. Hollow Bessel-like beam as an optical guide for a stream of microscopic particles / N. Eckerskorn, L. Li, R.A. Kirian, J. Kupper, D.P. DePonte, W. Kroli­kowski, W.M. Lee, H.N. Chapman, A.V. Rode // Optics Express. – 2013. – V. 21(25). – P. 30492-30499.
  4. Rode, A.V. Optical vortex beams for trapping and transport of particles in air / V.G. Shvedov, A.S. Desyatnikov, A.V. Rode, Y.V. Izdebskaya, W.Z. Krolikowski, Y.S. Kivshar // Applied Physics A. – 2010. – V. 100. – P. 327-331.
  5. Shvedov, V.G. Giant optical manipulation / V.G. Shvedov, A.V. Rode, Y.V. Izdebskaya, A.S. Desyatnikov, W. Kroli­kowski, Y.S. Kivshar // Physical Review Letters. – 2010. – V. 105. – P. 118103.
  6. Desyatnikov, A.S. Optical guiding of absorbing nanoclusters in air / V.G. Shvedov, A.S. Desyatnikov, A.V. Ro­de, W. Krolikowski, Y.S. Kivshar // Optics Express. – 2009. – V. 17(7). – P. 5743-5757.
  7. Desyatnikov, A.S. Photophoretic manipulation of absorbing aerosol particles with vortex beams: theory versus experiment / A.S. Desyatnikov, V.G. Shvedov, A.V. Rode, W. Kro­likowski, Y.S. Kivshar // Optics Express. – 2009. – V. 17(10). – P. 8201-8211.
  8. Omori, R. Roration of optically trapped particles in air / R. Omori, K. Shima, A. Suzuki // Japanese Journal of Applied Physics. – 1999. – V. 38. – P. 743-745.
  9. McGloin, D. Photophoretic manipulation of absorbing aerosol particles with vortex beams: theory versus experiment / D. McGloin, K. Dholakia // Contemporary Physics. – 2005. – V. 46(1). – P. 15-28.
  10. Forbes, A. Generating superpositions of higher-order Bessel beams / R. Vasilyeu, A. Dudley, N. Khilo, A. Forbes // Optics Express. – 2009. – V. 17(26). – P. 23389-23395.
  11. Kotlyar, V.V. Rotation of laser beams with zero of the orbital angular momentum / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, V.A. Soifer // Optics Communications. – 2007. – V. 274(1). – P. 8-14.
  12. Arlt, J. Optical micromanipulation using a Bessel light beam / J. Arlt, V. Garces-Chavez, W. Sibbett, K. Dholakia // Optics Communications. – 2001. – V. 197(4-6). – P. 239-245.
  13. Wu, F. Generation of three-dimensional optical bottle beams via focused non-diffracting Bessel beam using an axicon / T. Du, T. Wang, F. Wu // Optics Communications. – 2014. – V. 317. – P. 24-28.
  14. Kotlyar, V.V. Calculation of phase formers of non-dif­fracting images and a set of concentric rings / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer // Optik. – 1996. – V. 102(2). – P. 45-50.
  15. Скиданов, Р.В. Дифракционные оптические элементы для формирования комбинаций вихревых пучков в задаче манипулирования микрообъектами / Р.В. Скиданов, С.В. Ганчевская // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 1. – С. 65-71.
  16. Fedotowsky, A. Optimal filter design for annular imaging / A. Fedotowsky, K. Lehovec // Applied Optics. – 1974. – V. 13(12). – P. 2919-2923.
  17. Скиданов, Р.В. Формирование массива световых «бутылок», основанное на использовании суперпозиции пучков Бесселя / Р.В. Скиданов, А.П. Порфирьев // Ком­пьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 1. – С. 80-90.
  18. Porfirev, A.P. Generation of an array of optical bottle beams using a superposition of Bessel beams / A.P. Por­firev, R.V. Skidanov // Applied Optics. – 2013. – V. 52(25). – P. 6230-6238.
  19. 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(6). – P. 065702.
  20. Montes-Usategui, M. Adding functionalities to precomputed holograms with random mask multiplexing in holographic optical tweezers / M. Montes-Usategui, J. Mas, M.S. Roth, E. Martin-Badosa // Applied Optics. – 2011. – V. 50(10). – P. 1417-1424.

© 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