Алгоритмы быстрого расчета дифракции радиально вихревых лазерных полей на микроапертуре

Алгоритмы быстрого расчета дифракции радиально вихревых лазерных полей на микроапертуре

Автор: Хонина С.Н., Устинов А.В., Волотовский С.Г., Ананьин М.А.

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Физика и электроника

Статья в выпуске: 4-1 т.12, 2010 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены алгоритмы непараксиального векторного моделирования распространения ограниченных апертурой лазерных полей, основанных на интегральном преобразовании Релея-Зоммерфельда первого типа и разложении по плоским волнам. Проведено сравнение работы рассмотренных алгоритмов на примере дифракции вихревой конической волны на микроапертуре в ближней зоне. Показана эффективность предложенного алгоритма непараксиального векторного распространения на основе разложения по плоским волнам с учетом радиально-вихревой симметрии по точности и экономии вычислительных ресурсов.

Непараксиальные дифракционные операторы распространения, фазовая вихревая сингулярность, ближняя зона дифракции

Короткий адрес: https://sciup.org/148199350

IDR: 148199350

Список литературы Алгоритмы быстрого расчета дифракции радиально вихревых лазерных полей на микроапертуре

  • Martinez-Herrero R., Mejias P.M., Bosch S., Carnicer A. Vectorial structure of nonparaxial electromagnetic beams, J. Opt. Soc. Am. A. 2001. Vol. 18. Pp. 1678-1680.
  • Ciattoni A., Crosignani B., and Porto P.D. Vectorial analytical description of propagation of a highly nonparaxial beam//Opt. Commun. 2002. Vol. 202. Pp. 17-20.
  • Shekhar Guha, Glen D. Gillen. Description of light propagation through a circular aperture using nonparaxial vector diffraction theory//OPTICS EXPRESS. 2005. Vol. 13. No. 5. Pp. 1424-1447.
  • Hanming Guo, Jiabi Chen, Songlin Zhuang. Vector plane wave spectrum of an arbitrary polarized electromagnetic wave//OPTICS EXPRESS. 2006. Vol. 14, No. 6.
  • Dongmei Deng and Qi Guo. Analytical vectorial structure of radially polarized light beams//OPTICS LETTERS. 2007. Vol. 32. No.18. Pp. 2711-2713.
  • Anokhov S.P. Plane wave diffraction by a perfectly transparent half-plane//J. Opt. Soc. Am. A. 2007. Vol.24. No.9, Pp. 2493-2498.
  • Ковалев А.А., Котляр В.В. Непараксиальная векторная дифракция гауссового пучка на спиральной фазовой пластинке//Компьютерная оптика. 2007. T. 31. №4. Pp.19-22.
  • Guohua Wu, Qihong Lou, Jun Zhou. Analytical vectorial structure of hollow Gaussian beams in the far field//OPTICS EXPRESS. 2008. Vol. 16. No. 9. Pp. 6417-6424.
  • Guoquan Zhou. The analytical vectorial structure of a nonparaxial Gaussian beam close to the source, OPTICS EXPRESS. 2008. Vol. 16. No. 6. Pp. 3504-3514.
  • Nuri Delen and Brian Hooker. Verification and comparison of a fast Fourier transform)based full diffraction method for tilted and offset planes, APPLIED OPTICS//2001. Vol. 40. No. 21. Pp. 3525-3531.
  • Cooper I.J., Sheppard C.J.R., Sharma M. Numerical integration of diffraction integrals for a circular aperture//Optik. 2002. Vol. 113. No.7. Pp. 293-298.
  • Kailiang Duan, Baida Lu. A comparison of the vectorial nonparaxial approach with Fresnel and Fraunhofer approximations//Optik. Vol. 115. No.5. Pp. 218-222.
  • Cooper I.J., Sheppard C.J.R., Roy M. The numerical integration of fundamental difraction integrals for converging polarized spherical waves using a two-dimensional form of Simpson's 1/3 Rule//Journal of Modern Optics. 2005. Vol. 52. No. 8. Pp. 1123-1134.
  • Jan A. C. Veerman, Jurgen J. Rusch and H. Paul Urbach. Calculation of the Rayleigh-Sommerfeld diffraction integral by exact integration of the fast oscillating factor//J. Opt. Soc. Am. A. 2005. Vol. 22. No. 4. Pp. 636-646.
  • Zhiguo Zhao, Kailiang Duan, Baida Lu. Focusing and diffraction by an optical lens and a small circular aperture//Optik. 2006. Vol. 117. Pp. 253-258.
  • Xueen Wang, Zhaozhong Fan and Tiantong Tang. Numerical calculation of a converging vector electromagnetic wave diffracted by an aperture by using Borgnis potentials. I. General theory//J. Opt. Soc. Am. A. 2006. Vol.23. No.4. Pp. 872-877.
  • Fabin Shen and Anbo Wang. Fast-Fourier-transform based numerical integration method for the Rayleigh-Sommerfeld diffraction formula, APPLIED OPTICS//Vol. 45. No. 6. Pp. 1102-1110.
  • Sharp focus area of radially-polarized Gaussian beam by propagation through an axicon/Kotlyar V.V., Kovalev A.A., Stafeev S.S.//Prog. In Electr. Res. C. 2008. Vol. 5. Pp.35-43.
  • Victor Nascov and Petre Cãtãlin Logofãtu. Fast computation algorithm for the Rayleigh-Sommerfeld diffraction formula using a type of scaled convolution//APPLIED OPTICS. 2009. Vol. 48. No. 22. Pp. 4310-4319.
  • Kyoji Matsushima, Tomoyoshi Shimobaba. Band-Limited Angular Spectrum Method for Numerical Simulation of Free-Space Propagation in Far and Near Fields//OPTICS EXPRESS. 2009. Vol. 17. No. 22. Pp.19662-19673.
  • Устинов А.В. Быстрый способ вычисления интеграла Рэлея)Зоммерфельда первого типа,//Компьютерная оптика. 2009. Т. 33, № 4. С. 412-419.
  • Totzeck M. Validity of the scalar Kirchhoff and Rayleigh-Sommerfeld diffraction theories in the near field of small phase objects//J. Opt. Soc. Am. A. 1991. V. 8. No. 1. Pp. 27-32.
  • Tsoy V.I., Melnikov L.A. The use of Kirchhof approach for the calculation of the near feld amplitudes of electromagnetic feld//Optics Communications. 2005. V. 256. Pp. 1-9.
  • Luneburg R.K. Mathematical Theory of Optics, University of California Press, Berkeley, California, 1966.
  • Lü B.D., Duan K.L. Nonparaxial propagation of vectorial Gaussian beams diffracted at a circular aperture//Opt. Lett. 2003. No. 28. Pp. 2440-2442.
  • Carter W.H. Electromagnetic Field of a Gaussian Beam with an Elliptical Cross Section//J. Opt. Soc. Am. A. Vol. 62. No.10. Pp. 1195-1201.
  • Agrawal G.P., Pattanayak D.N. Gaussian beam propagation beyond the paraxial approximation//J. Opt. Soc. Am. A. vol.69, No.4, 575-578 (1979).
  • Ковалев А.А., Котляр В.В. Дифракция плоской волны на ограниченной спиральной фазовой пластинке: параксиальная векторная теория//Компьютерная оптика. 2007. T. 31. №2, Pp. 4-8.
  • Khonina S.N., Kotlyar V.V., Soifer V.A., Shinkaryev M.V., Uspleniev G.V./Trochoson//Optics Communications 1992. No. 91 (3)4), Pp.158-162.
  • Павельев В.С., Хонина С.Н. Быстрый итерационный расчет фазовых формирователей мод Гаусса-Лагерра//Компьютерная оптика. 1997. Вып. 17. С. 15-20.
  • Хонина С.Н., Волотовский С.Г. Исследование применения аксиконов в высокоапертурной фокусирующей системе//Компьютерная оптика. 2010. Т. 34. №1. С. 35-51.
  • Khonina S.N., Kotlyar V.V., Soifer V.A. Fast Hankel transform for focusator synthesis//Optik. 1991. No. 88 (4). Pp. 182-184.
  • Goodman J.W. Introduction to Fourier Optics (McGraw-Hill, 1968), Chap. 3.
  • Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. 384 с.
  • Victor V. Kotlyar, Alexey A. Kovalev, Svetlana N. Khonina, Roman V. Skidanov, Victor A. Soifer, Henna Elfstrom, Noora Tossavainen, and Jari Turunen. Diffraction of conic and Gaussian beams by a spiral phase plate//APPLIED OPTICS. 2006. Vol. 45. No.12. Pp. 2656-2665.
  • Yaoju Zhang, Ling Wang, Chongwei Zheng. Vector propagation of radially polarized Gaussian beams diffracted by an axicon//J. Opt. Soc. Am. A. 2005. Vol. 22, No. 11. 2542-2542.
  • Guoquan Zhou. Analytical vectorial structure of controllable dark-hollow beams in the far field//J. Opt. Soc. Am. A. 2009. Vol. 26, No. 7. 1654-1660.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp