Изменение траектории наборов пучков Эйри с помощью несущих пространственных частот

Изменение траектории наборов пучков Эйри с помощью несущих пространственных частот

Автор: Фролов Антон Олегович, Устинов Андрей Владимирович, Хонина Светлана Николаевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 5 т.46, 2022 года.

Бесплатный доступ

В данной работе исследуется изменение траектории распространения набора автофокусирующихся лазерных пучков с использованием дробного преобразования Фурье. Рассмотрены кластеры смещённых ограниченных пучков Эйри-Гаусса, дополненных фазовой функцией, отклоняющей пучок аналогично призме. Смещение и фазовое отклонение (в соответствии с несущими пространственными частотами) позволяют менять траекторию распространения набора автофокусирующихся пучков. На основе численного моделирования выполнено исследование влияния рассматриваемых параметров на свойства автофокусировки кластера пучков Эйри-Гаусса.

Свойства автофокусировки, наборы пучков эйри-гаусса, дробное преобразование фурье

Короткий адрес: https://sciup.org/140296218

IDR: 140296218   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1139

Список литературы Изменение траектории наборов пучков Эйри с помощью несущих пространственных частот

  • Berry MV, Balazs NL. Nonspreding wave packets. Am J Phys 1979; 47(3): 264-267. DOI: 10.1119/1.11855.
  • Siviloglou GA, Christodoulides DN. Accelerating finite energy Airy beams. Opt Lett 2007; 32(8): 979-981. DOI: 10.1364/OL.32.000979.
  • Saari P. Laterally accelerating Airy pulses. Opt Express 2008; 16(4): 10303-10308. DOI: 10.1364/OE.16.010303.
  • Bandres MA. Accelerating beams. Opt Lett 2009; 34(24): 3791-3793. DOI: 10.1364/OL.34.003791.
  • Vallée O, Soares M. Airy functions and applications in physics. London: Imperial College Press; 2004. ISBN: 186094-478-7.
  • Baumgartl J, Mazilu M, Dholakia K. Optically mediated particle clearing using Airy wavepackets. Nat Photonics 2008; 2(11): 675-678. DOI: 10.1038/nphoton.2008.201.
  • Khonina SN, Skidanov RV, Moiseev OYu. Airy laser beams generation by binary-coded diffractive optical elements for microparticles manipulation. Computer Optics 2009; 33(2): 138-146.
  • Zheng Z, Zhang B-F, Chen H, Ding J, Wang H-T. Optical trapping with focused Airy beams. Appl Opt 2011; 50(1): 43-49. DOI: 10.1364/AO.50.000043.
  • Vettenbmg T, Dalgarno HIC, Nylk J, Coll-Llado C, Fer-rier DEK, Cizmâr T, Gunn-Moore FJ, Dholakia K. Lightsheet microscopy using an Airy beam. Nat Methods 2014; 11(5): 541-544. DOI: 10.1038/nmeth.2922.
  • Piksarv P, Marti D, Le T, Unterhuber A, Forbes LH, Andrews MR, Stingl A, Drexler W, Andersen PE, Dholakia K. Integrated single- and two-photon light sheet microscopy using accelerating beams. Sci Rep 2017; 7(1): 1435. DOI: 10.1038/s41598-017-01543-4.
  • Dowski ER, Cathey WT. Extended depth of field through wave-front coding. Appl Opt 1995; 34(11): 1859-1866. DOI: 10.1364/AO.34.001859.
  • Pan C, Chen J, Zhang R, Zhuang S. Extension ratio of depth of field by wavefront coding method. Opt Express 2008; 16(17): 13364-13371. DOI: 10.1364/oe.16.013364.
  • Khonina SN, Volotovskiy SG, Dzyuba AP, Serafimovich PG, Popov SB, Butt MA. Power phase apodization study on compensation defocusing and chromatic aberration in the imaging system. Electronics 2021; 10(11): 1327. DOI: 10.3390/electronics10111327.
  • Mathis A, Courvoisier F, Froehly L, Furfaro L, Jacquot M, Lacourt PA, Dudley JM. Micromachining along a curve: Femtosecond laser micromachining of curved profiles in diamond and silicon using accelerating beams. Appl Phys Lett 2012; 101(7): 071110. DOI: 10.1063/1.4745925.
  • Courvoisier S, Gotte N, Zielinski B, Winkler T, Sarpe C, Senftleben A, Bonacina L, Wolf JP, Baumert T. Temporal Airy pulses control cell poration. APL Photon 2016; 1(4): 046102. DOI: 10.1063/1.4948367.
  • Rose P, Diebel F, Boguslawski M, Denz C. Airy beam induced optical routing. Appl Phys Lett 2013; 102(10): 101101. DOI: 10.1063/1.4793668.
  • Banders MA, Gutierrez-Vega JC. Airy-Gauss beams and their transformation by paraxial optical systems. Opt Express 2007; 15(25): 16719-16728. DOI: 10.1364/0E.15.016719.
  • Khonina SN, Volotovsky SG. Bounded 1D Airy beams: Laser fan. Computer Optics 2008; 32(2): 168-174.
  • Efremidis NK, Christodoulides DN. Abruptly autofocus-ing waves. Opt Lett 2010; 35(23): 4045-4047. DOI: 10.1364/OL.35.004045.
  • Davis JA, Cottrell DM, Sand D. Abruptly autofocusing vortex beams. Opt Express 2012; 20(12): 13302-13310. DOI: 10.1364/OE.20.013302.
  • Vaveliuk P, Lencina A, Rodrigo JA, Matos OM. Symmetric Airy beams. Opt Lett 2014; 39(8): 2370-2373. DOI: 10.1364/OL.39.002370.
  • Jiang Y, Zhao S, Yu W, Zhu X. Abruptly autofocusing property of circular Airy vortex beams with different initial launch angles. J Opt Soc Am A 2018; 35(6): 890-894. DOI: 10.1364/JOSAA.35.000890.
  • Khonina SN. Mirror and circular symmetry of autofocusing beams. Symmetry 2021; 13(10): 1794. DOI: 10.3390/sym13101794.
  • Zhang P, Prakash J, Zhang Z, Mills MS, Efremidis NK, Christodoulides DN, Chen Z. Trapping and guiding micro-particles with morphing autofocusing Airy beams. Opt Lett 2011; 36(15): 2883-2885. DOI: 10.1364/OL.36.002883.
  • Manousidaki M, Papazoglou DG, Farsari M, Tzortzakis S. Abruptly autofocusing beams enable advanced mul-tiscale photo-polymerization. Optica 2016; 3(5): 525-530. DOI: 10.1364/OPTICA.3.000525.
  • Panagiotopoulos P, Papazoglou DG, Couairon A, Tzortzakis S. Sharply autofocused ring-Airy beams transforming into non-linear intense light bullets. Nat Commun 2013; 4: 2622. DOI: 10.1038/ncomms3622.
  • Li P, Liu S, Peng T, Xie G, Gan X, Zhao J. Spiral autofo-cusing Airy beams carrying power-exponent phase vortices. Opt Express 2014; 22(7): 7598-7606. DOI: 10.1364/OE.22.007598.
  • Khonina SN, Ustinov AV. Fractional Airy beams. J Opt Soc Am A 2017; 34(11): 1991-1999. DOI: 10.1364/JOSAA.34.001991.
  • Khonina SN, Porfirev AP, Ustinov AV. Sudden autofo-cusing of superlinear chirp beams. J Opt 2018; 20(2): 025605. DOI: 10.1088/2040-8986/aaa075.
  • Brimis A, Makris KG, Papazoglou DG. Tornado waves. Opt Lett 2020; 45(2): 280-283. DOI: 10.1364/OL.45.000280.
  • Khonina SN, Porfirev AP, Ustinov AV, Butt MA. Generation of complex transverse energy flow distributions with autofocusing optical vortex beams. Micromachines 2021; 12(3): 297. DOI: 10.3390/mi12030297.
  • Lu B, Ma H. Beam propagation properties of radial laser arrays. J Opt Soc Am A 2000; 17(11): 2005-2009. DOI: 10.1364/JOSAA.17.002005.
  • Song L, Yang Z, Li X, Zhang S. Controllable Gaussian-shaped soliton clusters in strongly nonlocal media. Opt Express 2018; 26(15): 19182-19198. DOI: 10.1364/OE.26.019182.
  • Suarez RA, Neves AA, Gesualdi MR. Generation and characterization of an array of Airy-vortex beams. Opt Commun 2019; 458: 124846.
  • Song L, Yang Z, Zhang S, Li X. Dynamics of rotating Laguerre-Gaussian soliton arrays. Opt Express 2019; 27(19): 26331-26345. DOI: 10.1364/OE.27.026331.
  • Suarez RA, Neves AA, Gesualdi MR. Optimizing optical trap stiffness for Rayleigh particles with an Airy array beam. J Opt Soc Am B 2020; 37(2): 264-270. DOI: 10.1364/JOSAB.379247.
  • Frolov AO, Khonina SN. Modeling the propagation of sets of autofocusing laser beams. Proc SPIE 2021; 11793: 117930I. DOI: 10.1117/12.2592792.
  • Namias V. The fractional order Fourier transform and its application to quantum mechanics. IMA J Appl Math 1980; 25(3): 241-265. DOI: 10.1093/imamat/25.3.241.
  • Mendlovic D, Ozaktas HM. Fractional Fourier transformations and their optical implementation. I. J Opt Soc Am A 1993; 10(9): 1875-1881. DOI: 10.1364/JOSAA.10.001875.
  • Haskel M, Stern A. Evaluation of the influence of arbitrary masks on the output field of optical systems using ABCD matrices. J Opt Soc Am A 2017; 34(4): 609-613. DOI: 10.1364/JOSAA.34.000609.
  • Collins SA. Lens-system diffraction integral written in terms of matrix optics. J Opt Soc Am 1970; 60(9); 11681177. DOI: 10.1364/JOSA.60.001168.
  • Khonina SN, Striletz AS, Kovalev AA, Kotlyar VV. Propagation of laser vortex beams in a parabolic optical fiber. Proc SPIE 2010; 7523: 75230B. DOI: 10.1117/12.854883.
  • Monin EO, Ustinov AV, Khonina SN. Propagation modeling of vortex generalized Airy beams in parabolic fiber. Proc Progress in Electromagnetics Research Symposium 2018; F134321: 583-589. DOI: 10.1109/PIERS.2017.8261809.
  • Ustinov AV, Khonina SN. Generalized lens: Calculation of distribution on the optical axis. Computer Optics 2013; 37(3): 307-315.
  • Kirilenko MS, Zubtsov RO, Khonina SN, Calculation of eigenfunctions of a bounded fractional Fourier transform, Computer Optics, 2015; 39(3): 332-338. DOE: 10.18287/0134-2452-2015-39-3-332-338.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp