Моделирование микрометалинзы с высокой числовой апертурой и разным числом секторов
Налимов А.Г.

 

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, Самара, Россия

Аннотация:
Численно с помощью разностного решения уравнений Максвелла показано, что бинарная микролинза с единичной числовой апертурой в тонкой плёнке аморфного кремния, состоящая из субволновых дифракционных решёток, работающих как полуволновые пластинки, фокусирует вблизи своей поверхности падающий на неё лазерный пучок с линейной поляризацией и плоским волновым фронтом почти с одинаковым качеством при числе дифракционных решёток, поворачивающих плоскость поляризации, от 3 до 16. При этом размеры субволнового фокусного пятна по полуспаду интенсивности по декартовым осям равны 0,435 на 0,457 длины волны для 16 секторных дифракционных решеток и 0,428 на 0,460 длины волны для 4 секторных дифракционных решёток.

Ключевые слова:
металинза, спиральная фазовая зонная пластинка, острая фокусировка, FDTD-метод, бинарные субволновые дифракционные решётки.

Цитирование:
Налимов, А.Г. Моделирование микрометалинзы с высокой числовой апертурой и разным числом секторов / А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 5. – С. 655-660. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-655-660.

Литература:

  1. Yu, N. Flat optics with designer metasurfaces / N. Yu, F. Capasso // Nature Materials. – 2014. – Vol. 13, Issue 2. – P. 139-150. – DOI: 10.1038/nmat3839.
  2. Yang, Y. Dielectric meta-reflectarray for broadband linear polarization conversion and optical vortex generation / Y. Yang, W. Wang, P. Moitra, I.I. Kravchenko, D.P. Briggs, J. Valentine // Nano Letters. – 2014. – Vol. 14, Issue 3. – P. 1394-1399. – DOI: 10.1021/nl4044482.
  3. Sun, S. High-efficiency broadband anomalous reflection by gradient meta-surfaces / S. Sun, K. Yang, C. Wang, T. Juan, W.T. Chen, C.Y. Liao, Q. He, Sh. Xiao, W.-T. Kung, G.-Y. Guo, L. Zhou, D.P. Tsai // Nano Letters. – 2012. – Vol. 12, Issue 12. – P. 6223-6229. – DOI: 10.1021/nl3032668.
  4. Lan, L. Three dimensional subwavelength focus by a near-field plate lens / L. Lan, W. Jiang, Y. Ma // Applied Physics Letters. – 2013. – Vol. 102, Issue 23. – 231119. – DOI: 10.1063/1.4810004.
  5. Verslegers, L. Planar lenses based on nanoscale slit arrays in a metallic film / L. Verslegers, P.B. Catryss, Z. Yu, J.S. White, E.S. Barnard, M.L. Brongersma, Sh. Fan // Nano Letters. – 2009. – Vol. 9, Issue 1. – P. 235-238. – DOI: 10.1021/nl802830y.
  6. Aieta, F. Aberration-free ultrathin flat lenses and axicons at telecom wavelengths based on plasmonic metasurfaces / F. Aieta, P. Genevet, M.A. Kats, N. Yu, R. Blanchard, Z. Gaburro, F. Capasso // Nano Letters. – 2012. – Vol. 12, Issue 9. – P. 4932-4936. – DOI: 10.1021/nl302516v.
  7. Arbabi, A. Subwavelength-thick lenses with high numerical apertures and large efficiency based on high-contrast transmitarrays / A. Arbabi, Y. Horie, A.J. Ball, M. Bagheri, A. Faraon // Nature Communications. – 2015. – Vol. 6. – 7069. – DOI: 10.1038/ncomms8069.
  8. Arbabi, A. Dielectric metasurfaces for complete control of phase and polarization with subwavelength spatial resolution and high transmission / A. Arbabi, Y. Horie, M. Bagheri, A. Faraon // Nature Nanotechnology. – 2015. – Vol. 10, Issue 11. – P. 937-943. – DOI: 10.1038/nnano.2015.186.
  9. Kotlyar, V.V. Subwavelength micropolarizer in a gold film for visible light / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, M.V. Kotlyar, A.G. Nalimov, L. O'Faolain // Applied Optics. – 2016. – Vol. 55, Issue 19. – P. 5025-5032. – DOI: 10.1364/AO.55.005025.
  10. Stafeev, S.S. Microlens-aided focusing of linearly and azimuthally polarized laser light / S.S. Stafeev, A.G. Nalimov, M.V. Kotlyar, D. Gibson, S. Song, L. O’Faolain, V.V. Kot­lyar // Optics Express. – 2016. – Vol. 24, Issue 26. – P. 29800-29813. – DOI: 10.1364/OE.24.029800.
  11. Kotlyar, V.V. Thin high numerical aperture metalens / V.V. Kotlyar, A.G. Nalimov, S.S. Stafeev, Ch. Hu, L. O'Fa­olain, M.V. Kotlyar, D. Gibson, S. Song // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, Issue 7. – P. 8158-8167. – DOI: 10.1364/OE.25.008158.
  12. Hao, X. Phase encoding for sharper focus of the azimuthally polarized beam / X. Hao, C. Kuang, T. Wang, X. Liu // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, Issue 23. – P. 3928-3930. – DOI: 10.1364/OL.35.003928.
  13. Dorn, R. Sharper focus for a radially polarized light beams / R. Dorn, S. Quabis, G. Leuchs // Physical Review Letters. – 2003. – Vol. 91. – 233901. – DOI: 10.1103/PhysRev­Lett.91.233901.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20