Моделирование микрометалинзы с высокой числовой апертурой и разным числом секторов

Налимов Антон Геннадьевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 5 т.41, 2017 года.

Бесплатный доступ

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.

металинза \ спиральная фазовая зонная пластинка \ острая фокусировка \ fdtd-метод \ бинарные субволновые дифракционные решётки

Похожие статьи в разделе Электротехника

Тонкая металинза с высокой числовой апертурой
Тонкая металинза с высокой числовой апертурой

Котляр Виктор Викторович, Налимов Антон Геннадьевич, Стафеев Сергей Сергеевич, Офаолейн Лиам Уильям Веллан-Куртин, Котляр Мария Викторовна

Отражающий четырёхзонный субволновый элемент микрооптики для преобразования линейной поляризации в радиальную
Отражающий четырёхзонный субволновый элемент микрооптики для преобразования линейной поляризации в радиальную

Налимов Антон Геннадьевич, Офаолейн Лиам, Стафеев Сергей Сергеевич, Котляр Маргарита Иннокентьевна, Котляр Виктор Викторович

Гиперболическая секансная линза со щелью для субволновой фокусировки света
Гиперболическая секансная линза со щелью для субволновой фокусировки света

Налимов Антон Геннадьевич, Котляр Виктор Викторович

Управление ближнепольной фокусировкой мезоразмерной бинарной фазовой пластинки в поле оптического излучения с круговой поляризацией
Управление ближнепольной фокусировкой мезоразмерной бинарной фазовой пластинки в поле оптического излучения с круговой поляризацией

Гейнц Юрий Эльмарович, Минин Олег Владиленович, Панина Екатерина Константиновна, Минин Игорь Владиленович

Острая фокусировка линейно-поляризованного асимметричного лазерного пучка Бесселя
Острая фокусировка линейно-поляризованного асимметричного лазерного пучка Бесселя

Котляр Виктор Викторович, Стафеев Сергей Сергеевич, Порфирьев Алексей Петрович

Сравнительное моделирование амплитудной и фазовой зонных пластинок
Сравнительное моделирование амплитудной и фазовой зонных пластинок

Козлова Елена Сергеевна, Котляр Виктор Викторович, Налимов Антон Геннадьевич

Короткий адрес: https://sciup.org/140228657

IDS: 140228657   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-655-660

Modeling a high numerical aperture micrometalens simulation with and a varying number of sectors

Using the numerical solution of differential Maxwell’s equations, we show that a binary microlens with unit numerical aperture (NA = 1) manufactured in a thin-film amorphous silicon focuses the laser light into a near-surface subwavelength optical focal spot. The microlens contains sectored subwavelength diffraction gratings operating as half-wave plates. The incident light is a linearly polarized plane wave. The micrometalens is numerically shown to operate with near-same efficiency with the number of sectored grating varying from 3 to 16. It is shown that a 16-sector micrometalens generates a focal spot of size at the full-width at half-maximum intensity of FWHMx = 0.435λ and FWHMy = 0.457λ along the Cartesian axes, where λ is the incident wavelength. A 4-sector microlens is numerically shown to focus light into a focal spot of size FWHMx = 0.428λ and FWHMy = 0.46λ.

Список литературы Моделирование микрометалинзы с высокой числовой апертурой и разным числом секторов

  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
Еще