Научные статьи
\
Прикладные науки. Медицина. Технология
\
Инженерное дело. Техника в целом
\
Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения
\
Электротехника
Исследование фокусировки в близкорасположенные световые пятна при освещении дифракционных оптических элементов коротким импульсным лазерным пучком
Автор: Хонина Светлана Николаевна, Дегтярев Сергей Александрович, Порфирьев Алексей Петрович, Моисеев Олег Юрьевич, Полетаев Сергей Дмитриевич, Ларькин Алексей Станиславович, Савельев-Трофимов Андрей Борисович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.39, 2015 года.
Бесплатный доступ
Выполнено сравнительное численное исследование формирования в фокальной плоскости близкорасположенных световых пятен с помощью дифракционной решётки и бинарных оптических элементов, согласованных с модами Эрмита-Гаусса. Показано, что при низких индексах мод обеспечивается хорошее качество формирования световых пятен и относительная устойчивость к хроматической дисперсии. Эксперименты с импульсным и перестраиваемым лазерами показали перспективность использования фазовых оптических элементов, согласованных с модами ТЕМ(1,0) и ТЕМ(1,1), для фокусировки в набор близкорасположенных световых пятен.
Фокусировка в набор световых пятен, дифракционный оптический элемент, бинарная фаза, короткие лазерные импульсы, хроматическая дисперсия
Короткий адрес: https://sciup.org/14059347
IDR: 14059347
Study of focusing into closely spaced spots via illuminating a diffractive optical element by a short-pulse laser beam
We perform a comparative numerical study of the formation of closely spaced focal spots in the focal plane with diffraction gratings and binary optical elements matched with the Hermite-Gaussian modes. It is shown that low-index modes provide the generation of good-quality focal spots and relative tolerance to chromatic dispersion. Experiments with pulsed and tunable lasers have shown that phase optical elements matched with TEM(1,0) and TEM(1,1) modes show promise for creation of arrays of closely spaced focal spots.
Список литературы Исследование фокусировки в близкорасположенные световые пятна при освещении дифракционных оптических элементов коротким импульсным лазерным пучком
- Umstadter, D. Relativistic laser-plasma interactions/D. Umstadter//Journal of Physics D: Applied Physics. -2003. -Vol. 36(8). -P. R151-R165.
- Sun, H.-B. Two-photon photopolymerization and 3D lithographic microfabrication/H.-B. Sun, S. Kawata//Advances in Polymer Science. -2004. -Vol. 170. -P. 169-273.
- Salamin, Y.I. Relativistic high-power laser-matter interactions/Y.I. Salamin, S.X. Hu, K.Z. Hatsagortsyan, C.H. Keitel//Physics Reports. -2006. -Vol. 427(2-3). -P. 41-155.
- Malka, V. Principles and applications of compact laser-plasma accelerators/V. Malka, J. Faure, Y.A. Gauduel, E. Lefebvre, A. Rousse K.T. Phuoc//Nature Physics. -2008. -Vol. 4. -P. 447-453.
- Cheng, J. A review of ultrafast laser materials micromachining/J. Cheng, C. Liu, S. Shang, D. Liu, W. Perrie, G. Dearden and K. Watkins//Optics and Laser Technology. -2013. -Vol. 46. -P. 88-102.
- Андреев, А.В. Ядерные процессы в высокотемпературной плазме, индуцируемой сверхкоротким лазерным импульсом/А.В. Андреев, В.М. Гордиенко, А.Б. Савельев//Квантовая электроника. -2001. -Т. 31, № 11. -С. 941-956.
- 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.
- Kato, N. Multiple-spot parallel processing for laser micronanofabrication/N. Kato, N. Takeyasu, Y. Adachi, H.-B. Sun and S. Kawata//Applied Physics Letters. -2005. -Vol. 86(4). -P. 044102-044104.
- Salter, P.S. Addressable microlens array for parallel laser microfabrication/P.S. Salter and M.J. Booth//Optics Letters. -2011. -Vol. 36(12). -P. 2302-2304.
- Shoji, S. Photofabrication of three-dimensional photonic crystals by multibeam laser interference into a photopolymerizable resin/S. Shoji and S. Kawata//Applied Physics Letters. -2000. -Vol. 76(19). -P. 2668-2670.
- Kondo, T. Multiphoton fabrication of periodic structures by multibeam interference of femtosecond pulses/T. Kondo, S. Matsuo, S. Juodkazis, V. Mizeikis and H. Misawa//Applied Physics Letters. -2003. -Vol. 82(17). -P. 2758-2760.
- Dong, X.-Z. Micronanofabrication of assembled three-dimensional microstructures by designable multiple beams multiphoton processing/X.-Z. Dong, Z.-S. Zhao and X.-M. Duan//Applied Physics Letters. -2007. -Vol. 91(12). -P. 124103.
- Дифракционная компьютерная оптика/Д.Л. Головашкин, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.В. Котляр, В.С. Павельев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина; под ред. В.А. Сойфера. -М.: Физматлит, 2007. -736 с.
- Дифракционная нанофотоника/А.В. Гаврилов, Д.Л. Головашкин, Л.Л. Досколович, П.Н. Дьяченко, А.А. Ковалёв, В.В. Котляр, А.Г. Налимов, Д.В. Нестеренко, В.С. Павельев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина, Я.О. Шуюпова; под ред. В.А. Сойфера. -М.: Физматлит, 2011. -680 с.
- Kuroiwa, Y. Arbitrary micropatterning method in femtosecond laser microprocessing using diffractive optical elements/Y. Kuroiwa, N. Takeshima, Y. Narita, S. Tanaka and K. Hirao//Optics Express. -2004. -Vol. 12(9). -P. 1908-1915.
- Hayasaki, Y. Variable holographic femtosecond laser processing by use of a spatial light modulator/Y. Hayasaki, T. Sugimoto, A. Takita and N. Nishida//Applied Physics Letters. -2005. -Vol. 87(3). -P. 031101.
- Kelemen, L. Parallel photopolymerisation with complex light patterns generated by diffractive optical elements/L. Kelemen, S. Valkai and P. Ormos//Optics Express. -2007. -Vol. 15(22). -P. 14488-14497.
- Kuang, Z. High throughput diffractive multi-beam femtosecond laser processing using a spatial light modulator/Z. Kuang, W. Perrie, J. Leach, M. Sharp, S.P. Edwardson, M. Padgett, G. Dearden and K.G. Watkins//Applied Surface Science. -2008. -Vol. 255(5). -P. 2284-2289.
- Kuang, Z. Fast parallel diffractive multi-beam femtosecond laser surface micro-structuring/Z. Kuang, D. Liu, W. Perrie, S. Edwardson, M. Sharp, E. Fearon, G. Dearden and K. Watkins//Applied Surface Science. -2009. -Vol. 255(13-14). -P. 6582-9588.
- Obata, K. Multi-focus two-photon polymerization technique based on individually controlled phase modulation/K. Obata, J. Koch, U. Hinze and B.N. Chichkov//Optics Express. -2010. -Vol. 18(16). -P. 17193-17200.
- Amako, J. Chromatic-distortion compensation in splitting and focusing of femtosecond pulses by use of a pair of diffractive optical elements/J. Amako, K. Nagasaka and N. Kazuhiro//Optics Letters. -2002. -Vol. 27(11). -P. 969-971.
- Torres-Peiró, S. Parallel laser micromachining based on diffractive optical elements with dispersion compensated femtosecond pulses/S. Torres-Peiró, J. González-Ausejo, O. Mendoza-Yero, G. Mínguez-Vega, P. Andrés and J. Lancis//Optics Express. -2013. -Vol. 21(26). -P. 31830-31836.
- Zapata-Rodríguez, C.J. Isotropic compensation of diffraction-driven angular dispersion/C.J. Zapata-Rodríguez and M.T. Caballero//Optics Letters. -2007. -Vol. 32(17). -P. 2472-2474.
- Карпеев, С.В Исследование влияния широкополосного излучения на распределение интенсивности, формируемое дифракционным оптическим элементом/С.В. Карпеев, С.В. Алфёров, С.Н. Хонина, С.И. Кудряшов//Компьютерная оптика. -2014. -Т. 38, № 4. -С. 689-694.
- Berezny, A.E. Computer-generated holographic optical elements produced by photolithography/A.E. Berezny, S.V. Karpeev, G.V. Uspleniev//Optics and Lasers in Engineering. -1991. -Vol. 15(5). -P. 331-340.
- 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. -№ 18. -С. 24-28.
- Khonina, S.N. Generation of Gauss-Hermite modes using binary DOEs / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, J. Lautanen, M. Honkanen, J. Turunen//Proceedings of SPIE. -1999. -Vol. 4016. -P. 234-239.
- Хонина, С.Н. Формирование мод Гаусса-Эрмита с помощью бинарных ДОЭ. II. Оптимизация апертурной функции/С.Н. Хонина//Компьютерная оптика. -1998. -№ 18. -С. 28-36.
- Kirk, J.P. Phase-only complex-valued spatial filters/J.P. Kirk and A.L. Jones//Journal of the Optical Society of America. -1971. -Vol. 61(8). -P. 1023-1028.
- Haskell, R.E. New coding technique for computer-generated holograms/R.E. Haskell and B.C. Culver//Applied Optics. -1972. -Vol. 11(11). -P. 2712-2714.
- Chu, D.C. Recent approach to computer-generated holograms/D.C. Chu and J.R. Fienup//Optical Engineering. -1974. -Vol. 13(3). -P. 189-195.
- Котляр, В.В. Метод частичного кодирования для расчета фазовых формирователей мод Гаусса-Эрмита/В.В. Котляр, С.Н. Хонина, В.А. Сойфер//Автометрия. -1999. -№ 6. -С. 74-83.
- Kotlyar, V.V. Fractional encoding method for spatial filters computation/V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, A.S. Melekhin, V.A. Soifer//Asian Journal of Physics. -1999. -Vol. 8(3). -P. 273-286.
- 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. -Vol. 11(6). -P. 065702.
- Ivanov, K. Acceleration of heavy multicharged ions in the interaction of a subrelativistic femtosecond laser pulse with a melted metal surface/K. Ivanov, D. Uryupina, N. Morshedian, R. Volkov and A. Savel'ev//Plasma Physics Reports. -2010. -Vol. 36(2). -P. 99-104.
- Uryupina, D.S. Femtosecond laser-plasma interaction with prepulse-generated liquid metal microjets/D.S. Uryupina, K.A. Ivanov, A.V. Brantov, A.B. Savel'ev, V.Yu. Bychenkov, M.E. Povarnitsyn, R.V. Volkov, V.T. Tikhonchuk//Physics of Plasmas. -2012. -Vol. 19. -P. 013104(1-8).
- Lar'kin, A. Microjet formation and hard x-ray production from a liquid metal target irradiated by intense femtosecond laser pulses/A. Lar'kin, D. Uryupina, K. Ivanov, A. Savel'ev, T. Bonnet, F. Gobet, F. Hannachi, M. Tarisien, M. Versteegen, K. Spohr, J. Breil, B. Chimier, F. Dorchies, C. Fourment, P.-M. Leguay and V.T. Tikhonchuk//Physics of Plasmas. -2014. -Vol. 21. -P. 093103(1-7).
