Резонансная фокусировка лазерного света однородным диэлектрическим микроцилиндром
Козлов Д.А., Котляр В.В.

Аннотация:
В работе численно на основе решения разностных уравнений Максвелла показано, что из аналитического решения задачи дифракции монохроматического непараксиального Гауссова пучка с ТЕ-поляризацией на однородном диэлектрическом (полиэстер) цилиндре при радиусах цилиндра, сравнимых с длиной волны света, можно получить фокусное пятно вне цилиндра, размер которого в 2 раза меньше дифракционного предела. Хотя радиус диэлектрического цилиндра больше длины волны всего в два раза, интенсивность в фокусе в 48 раз больше максимальной интенсивности падающего гауссова пучка. Если всего на 2 % изменить радиус цилиндра от резонансного (для данной длины волны), то фокус увеличится в 1,5 раза, а интенсивность в фокусе будет всего в 12 раз больше интенсивности падающего света. Полученное решение соответствует росту коэффициента при функции Бесселя 18-го порядка в разложении решения для амплитуды напряженности электрического поля в ряд по функциям Бесселя.

Ключевые слова :
фотонная наноструя, диэлектрический микроцилиндр.

Литература:

  1. Geints, Y.E.. Photonic nanojet calculations in layered radially in homogeneous micrometer-sized spherical particles / Y.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina // Journal of the Optical Society of America B. – 2011. – V. 28(8). – P. 1825-1830.
  2. Han, L. Photonic jet generated by spheroidal particle with Gaussian-beam illumination / L. Han, Y. Han, G. Gouesbet, J. Wang, G. Grehan // Journal of the Optical Society of America B. – 2014. – V. 31(7). – P. 1476-1483.
  3. Grojo, D. Bessel-like photoic nanojets from core-shell sub-wavelength spheres / D. Grojo, N. Sandeau, L. Boarino, C. Constantinescu, N. De Leo, M. Laus, K. Sparnacci // Optics Letters. – 2014. – V. 39(13). – P. 3989-3992.
  4. Shen, Y. Ultralong photonic nanojet formed by a two-layer dielectric microsphere. / Y. Shen, L.V. Wang, J. Shen // Optics Letters. – 2014. . – V. 39(14). – P. 4120-4123.
  5. Liu, C. Photonic nanojet modulation by elliptical microcy­linders / C. Liu, L. Chang // Optik. – 2014. – V. 125. – P. 4043-4046.
  6. Xu, B.B. Annual focusing lens based on transformation optics / B.B. Xu, W.X. Jiang, G.X. Yu, T.J. Cui // Journal of the Optical Society of America A. – 2014. – V. 31(5). – P. 1135-1140.
  7. Heifetz, A. Subdiffraction optical resolution of a gold nanosphere located within the nanojet of a Mie-resonant dielectric microshere / A. Heifetz, J.J. Simpson, S.C. Kong, A. Taflove V. Backman // Optics Express. – 2007. – V. 15(25). – P. 17334-17342.
  8. Geints, Y.E. Photonic jets from resonantly excited transparent dielectric microspheres / Y.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina // Journal of the Optical Society of America A. – 2012. – V. 29 (4). – P. 758-762.
  9. Ваганов, В.Р. Основы теории дифракции / В.Р. Ваганов. – М.: Наука, 1984. – 272 с.
  10. Налимов, А.Г. Итеративное решение двумерной задачи дифракции и расчёт силы действия света на микроцилиндр: Диссертация на соискание степени кандидата наук / Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва, 2006. – 139 с.
  11. Ватсон, Г.Н. Теория бесселевых функций / Г.Н. Ватсон. – М.: Издательство иностранной литературы, 1949. – 799 с.

© 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