Исследование влияния широкополосного излучения на распределение интенсивности, формируемое дифракционным оптическим элементом
Карпеев С.В.
, Алфёров С.В., Хонина С.Н., Кудряшов С.И.

Институт систем обработки изображений РАН,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет)(СГАУ),
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

PDF, 519 kB

DOI: 10.18287/0134-2452-2014-38-4-689-694

Страницы: 689-694.

Аннотация:
Представлены результаты исследований хроматических свойств дифракционного оптического элемента (ДОЭ), предназначенных для управления лазерной абляцией. Рассмотрено как влияние отклонения длины волны излучения от расчётной при изготовлении ДОЭ, так и влияние уширения спектра, возникающего из-за малой длительности импульса. Первое явление экспериментально исследовано на макете с непрерывным лазером, а второе – в реальных условиях абляции металлических плёнок, нанесённых на диэлектрик. Показано, что отклонение длины волны от расчётной можно использовать для целевого преобразования формы области фокусировки. Явления же, связанные с уширением спектра, не приводят к каким-либо значимым последствиям при выбранных параметрах лазерного пучка.

Ключевые слова :
фемтосекундные явления, бинарная оптика, фазовый сдвиг, неизображающая оптика, хроматизм, дифракционный оптический элемент (ДОЭ).

Литература:

  1. Doskolovich, L.L. Focusators for laser-branding / L.L. Do­skolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, G.V. Usplenjev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – Vol. 15, Issue 5. – P. 311-322.
  2. Doskolovich, L.L. Focusators into a ring / L.L. Doskolovich, S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, I.V. Nikolsky, V.A. Soifer, G.V. Uspleniev // Optical and Quantum Electronics. – 1993. – Vol. 25. – P. 801-814.
  3. 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. – Vol. 38(17). – P. 3223-3226.
  4. 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. – Vol. 15(8). – P. 5704 (9pp). – DOI: 10.1088/2040-8978/15/8/085704.
  5. ZhanQ. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1. – P. 1-57.
  6. Kraus, M. Microdrilling in steel using ultrashort pulsed laser beams with radial and azimuthal polarization / M. Kraus, M.A. Ahmed, A. Michalowski, A. Voss, R. Weber and T. Graf // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, Issue 21. – P. 22305.
  7. Hnatovsky, C. Polarization-dependent ablation of silicon using tightly focused femtosecond laser vortex pulses / C. Hnatovsky, V.G. Shvedov, N. Shostka, A.V. Rode and W. Krolikowski // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37(2). – P. 226-228.
  8. Omatsu, T. Metal microneedle fabrication using twisted light with spin / T. Omatsu, K. Chujo, K. Miyamoto, M. Okida, K. Nakamura, N. Aoki and R. Morita // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, Issue 17. – P. 17967-17973.
  9. Meier, M. Material processing with pulsed radially and azimuthally polarized laser radiation / M. Meier, V. Romano, T. Feurer // Applied Physics A. – 2007. – Vol. 86. – P. 329-334.
  10. 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. – Vol. 37(12). – P. 2385-2387.
  11. Karpeev, S.V. Generation and conversion of mode beams and their polarization states on the basis of diffractive optical element application / S.V. Karpeev, S.N. Khonina, S.V. Alferov // Optical Engineering. – 2013 – Vol. 52(9). – P. 091718. – doi:10.1117/1.OE.52.9.091718.
  12. Venkatakrishnan, K. Generation of Radially Polarized  Beam  for Laser Micromachining / K. Venkatakrishnan, B. Tan // JLMN-Journal of Laser Micro/Nanoengineering. – 2012. – Vol. 7(3). – P. 274-278.
  13. Хонина, С.Н. Теоретическое и экспериментальное исследование поляризационных преобразований в одноосных кристаллах для получения цилиндрических векторных пучков высоких порядков / С.Н. Хонина, С.В. Карпеев, С.В. Алфёров // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 2. – С. 171-180.
  14. 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. 57-66.
  15. Machavariani, G. Efficient extracavity generation of radially and azimuthally polarized beams / G. Machavariani, Y. Lumer, I. Moshe, A. Meir, S. Jackel // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32(11). – P. 1468-1470.
  16. Novotny, L. Near-field imaging using metal tips illuminated by higher-order Hermite-Gaussian beams / L. Novot­ny, E.J. Sanchez, X.S. Xie // Ultramicroscopy. – 1998. – Vol. 71. – P. 21-29.
  17. Хонина, С.Н. Исследование поляризационной чувствительности ближнепольного микроскопа с использованием бинарной фазовой пластины пучка / С.Н. Хонина, С.В. Алфёров, О.Ю. Моисеев, С.В. Карпеев // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 3. – С. 326-331.
  18. 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. – Vol. 31, Issue 4. – P. 802-807.
  19. Алфёров, С.В. О возможности управления лазерной абляцией при острой фокусировке фемтосекундного излучения / С.В. Алфёров, С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, К.Н. Тук­маков, О.Ю. Моисеев, С.А. Шуляпов, К.А. Иванов, А.Б. Савельев-Трофимов // Квантовая электроника. – 2014. – № 11. – С. 1061-1065.
  20. Бобров, С.Т. Оптика дифракционных элементов и систем / С.Т. Бобров, Г.И. Грейсух, Ю.Г. Туркевич. – Л.: Машиностроение, 1986. – 223 с.
  21. Грейсух, Г.И. Сравнительный анализ хроматизма дифракционных и рефракционных линз / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, С.А. Степанов // Компьютерная оптика. – 2005. – Вып. 28. – С. 60-65.
  22. Слюсарев, Г.Г. Расчёт оптических систем / Г.Г. Слю­сарев. – Л.: Машиностроение, 1975. – 641 с.
  23. Голуб, М.А. Фазовые пространственные фильтры, согласованные с поперечными модами / М.А. Голуб, Н.Л. Ка­занский, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер, С.В. Карпеев, А.В. Мирзов, Г.В. Уваров // Квантовая электроника. – 1988. – Т. 15, № 3. – С. 617.
  24. Хонина, С.Н. Формирование мод Гаусса-Эрмита с помощью бинарных ДОЭ. I. Моделирование и эксперимент / С.Н. Хонина, В.В. Котляр, В.А. Сойфер, М. Хонканен, Я. Турунен // Компьютерная оптика. – 1998. – T. 18. – С. 24-28.

© 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