Моделирование резонансной фокусировки пикосекундного импульса диэлектрическим микроцилиндром
Автор: Козлова Елена Сергеевна, Котляр Виктор Викторович, Дегтярев Сергей Александрович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Оптоинформационные технологии
Статья в выпуске: 1 т.39, 2015 года.
Бесплатный доступ
С помощью FDTD-метода исследуется временная зависимость параметров фокусного пятна при резонансной фокусировке плоской ТЕ-волны на диэлектрическом микроцилиндре с показателем преломления 1,59. Показано, что по мере прохождения пикосекундного импульса через цилиндр ширина фокуса уменьшается, интенсивность в фокусе растёт, также растёт энергия моды, запасённая внутри цилиндра. После прохождения импульса в цилиндре остаётся вытекающая мода шепчущей галереи, совпадающая с модой круглого проволочного волокна с нулевой константой распространения. С течением времени энергия этой моды вытекает из цилиндра. В стационарном случае, как показало решение уравнения Гельмгольца методом конечных элементов, достигаются наилучшие параметры фокусного пятна для цилиндра с радиусом 2,1749 длины волны: ширина фокуса по полуспаду интенсивности равна 0,226 от длины волны, и максимальная интенсивность в фокусе в 60 раз превосходит интенсивность падающего света.
Резонансная фокусировка, пикосекундный импульс, мода шепчущей галереи
Короткий адрес: https://sciup.org/14059331
IDR: 14059331
Simulation of resonance focusing of a piсosecond pulse by a dielectric microcylinder
Time dependence of the parameters of a focal spot when performing the resonance focusing of a plane TE-wave with a dielectric microcylinder (refractive index n = 1.59) is investigated using the FDTD-method. It is shown that as the picosecond pulse passes through the cylinder, the focus width decreases, whereas the intensity of the focus increases, as does the energy of light accumulated in the cylinder. Following the pulse propagation, a leaking whispering gallery mode is excited within the cylinder, which is matching a round-wire-fiber mode with zero propagation constant. With time the mode energy is leaking. Solving the Helmholtz equation by a finite element method, the best parameters of the focal spot are shown to be achieved for a cylinder of radius 2.1749λ, with the focal spot size at full width at half maximum of intensity being 0.226λ and the maximum intensity in the focus being 60 times the incident light intensity, where λ is the incident wavelength.
