Преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок в металлическом волноводе

Преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок в металлическом волноводе

Автор: Харитонов Сергей Иванович, Хонина Светлана Николаевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 2 т.42, 2018 года.

Бесплатный доступ

В данной работе разработан математический аппарат для описания распространение волн в металлическом волноводе в цилиндрической системе координат. Показано преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок на основе разложения поля по векторным цилиндрическим модам. Результаты моделирования, основанные на разложении по плоским волнам, качественно согласуются с теоретическими выкладками.

Моды цилиндрического металлического волновода, лазерный импульс, коническая волна, круговая поляризация, вихревой пучок с цилиндрической поляризацией

Короткий адрес: https://sciup.org/140228717

IDR: 140228717   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-197-211

Список литературы Преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок в металлическом волноводе

  • Tyo, J.S. Review of passive imaging polarimetry for remote sensing applications/J.S. Tyo, D.L. Goldstein, D.B. Chenault, J.A. Shaw//Applied Optics. -2006. -Vol. 45, Issue 22. -P. 5453-5469. - DOI: 10.1364/AO.45.005453
  • Oldenbourg, R. Polarized light microscopy of spindles/R. Oldenbourg. -In book: Methods in Cellular Biology. Vol. 61. Mitosis and Meiosis/ed. by C.L. Rieder. -San Diego, London: Academic Press, 1998. -ISBN: 978-0-12-544163-6. -Chap 10. -P. 175-208. - DOI: 10.1016/S0091-679X(08)61981-0
  • Khonina, S.N. How low can STED go? Comparison of different write-erase beam combinations for stimulated emission depletion microscopy/S.N. Khonina, I. Golub//Journal of the Optical Society of America A. -2012. -Vol. 29, Issue 10. -P. 2242-2246. - DOI: 10.1364/JOSAA.29.002242
  • Zhang, Y. Wide-field imaging of birefringent synovial fluid crystals using lensfree polarized microscopy for gout diagnosis/Y. Zhang, S.Y.C. Lee, Y. Zhang, D. Furst, J. Fitzgerald, A. Ozcan//Scientific Reports. -2016. -Vol. 6. -28793. - DOI: 10.1038/srep28793
  • Baumann, B. Polarization sensitive optical coherence tomography: A review of technology and applications/B. Baumann//Applied Sciences. -2017. -Vol. 7, Issue 5. -474. - DOI: 10.3390/app7050474
  • Jacques, S.L. Imaging superficial tissues with polarized light/S.L. Jacques, J.R. Roman, K. Lee//Lasers in Surgery and Medicine. -2000. -Vol. 26, Issue 2. -P. 119-129. -DOI: 10.1002/(SICI)1096-9101(2000)26:23.0.CO;2-Y.
  • Moscoso, M. Depolarization and blurring of optical images by biological tissue/M. Moscoso, J.B. Keller, G. Papanicolaou//Journal of the Optical Society of America A. -2001. -Vol. 18, Issue 4. -P. 948-960. - DOI: 10.1364/JOSAA.18.000948
  • Yeh, P. Optics of liquid crystal displays/P. Yeh, C. Gu. -2nd ed. -Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, 2009. -792 p. -ISBN: 978-0-470-18176-8.
  • Simpson, N.B. Mechanical equivalence of spin and orbital angular momentum of light: an optical spanner/N.B. Simpson, K. Dholakia, L. Allen, M.J. Padgett//Optics Letters. -1997. -Vol. 22, Issue 1. -P. 52-54. - DOI: 10.1364/OL.22.000052
  • Сойфер, В.А. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порождённые дифракционной оптикой/В.А. Сойфер, В.В. Котляр, С.Н. Хонина//Физика элементарных частиц и атомного ядра. -2004. -Т. 35, Вып. 6. -P. 1368-1432.
  • Agrawal, G.P. Applications of nonlinear fiber optics/G.P. Agrawal. -2nd ed. -New York: Academic Press, 2008. -528 p. -ISBN: 978-0-12-374302-2.
  • Dennis, M.R. Singular optics: Optical vortices and polarization singularities/M.R. Dennis, K. O’Holleran, M.J. Padgett. -In Book: Progress in optics/ed. by E. Wolf. -London, New York: Elsevier, 2009. -Chap. 5. -P. 293-363. - DOI: 10.1016/S0079-6638(08)00205-9
  • Kraus, M. Microdrilling in steel using ultrashort pulsed laser beams with radial and azimuthal polarization/M. Kraus, M.A. Ahmed, A. Michalowski, A. Voss, R. Weber, T. Graf//Optics Express. -2010. -Vol. 18, Issue 21. -P. 22305-22313. - DOI: 10.1364/OE.18.022305
  • Hnatovsky, C. Polarization-dependent ablation of silicon using tightly focused femtosecond laser vortex pulses/C. Hnatovsky, V.G. Shvedov, N. Shostka, A.V. Rode, W. Krolikowski//Optics Letters. -2012. -Vol. 37, Issue 2. -P. 226-228. - DOI: 10.1364/OL.37.000226
  • Kuchmizhak, A. On-fly femtosecond-laser fabrication of self-organized plasmonic nanotextures for chemo-and biosensing applications/A. Kuchmizhak, E. Pustovalov, S. Syubaev, O. Vitrik, Y. Kulchin, A. Porfirev, S. Khonina, S.I. Kudryashov, P. Danilov, A. Ionin//ACS Applied Materials & Interfaces. -2016. -Vol. 8, Issue 37. -P. 24946-24955. - DOI: 10.1021/acsami.6b07740
  • Majumdar, A.K. Free-space laser communications: principles and advances/A.K. Majumdar, J.C. Ricklin. -New York: Springer Science & Business Media; 2008. -418 p. -ISBN: 978-0-387-28652-5.
  • Huang, H. 100 Tbit/s free-space data link enabled by three-dimensional multiplexing of orbital angular momentum, polarization, and wavelength/H. Huang, G. Xie, Y. Yan, N. Ahmed, Y. Ren, Y. Yue, D. Rogawski, M.J. Willner, B.I. Erkmen, K.M. Birnbaum, S.J. Dolinar, M.P.J. Lavery, M.J. Padgett, M. Tur, A.E. Willner//Optics Letters. -2014. -Vol. 39, Issue 2. -P. 197-200. - DOI: 10.1364/OL.39.000197
  • Soifer, V.A. Vortex beams in turbulent media: review/V.A. Soifer, О. Korotkova, S.N. Khonina, Е.А. Shchepakina//Computer Optics. -2016. -Vol. 40(5). -P. 605-624. - DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-5-605-624
  • Durnin, J. Diffraction-free beams/J. Durnin, J.J. Miceli, Jr., J.H. Eberly//Physical Review Letters. -1987. -Vol. 58, Issue 15. -P. 1499-1501. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.58.1499
  • Kalosha, V.P. Toward the subdiffraction focusing limit of optical superresolution/V.P. Kalosha, I. Golub//Optics Letters. -2007. -Vol. 32, Issue 24. -P. 3540-3542. - DOI: 10.1364/OL.32.003540
  • Khonina, S.N. Sharper focal spot for a radially polarized beam using ring aperture with phase jump/S.N. Khonina A.V. Ustinov//Journal of Engineering. -2013. -Vol. 2013. -512971. - DOI: 10.1155/2013/512971
  • Wang, K. Influence of the incident wave-front on intensity distribution of the nondiffracting beam used in large-scale measurement/K. Wang, L. Zeng, Ch. Yin//Optics Communication. -2003. -Vol. 216, Issues 1-3. -P. 99-103. - DOI: 10.1016/S0030-4018(02)02307-6
  • Leitgeb, R.A. Extended focus depth for Fourier domain optical coherence microscopy/R.A. Leitgeb, M. Villiger, A.H. Bachmann, L. Steinmann, T. Lasser//Optics Letters. -2006. -Vol. 31, Issue 16. -P. 2450-2452. - DOI: 10.1364/OL.31.002450
  • Arimoto, R. Imaging properties of axicon in a scanning optical system/R. Arimoto, C. Saloma, T. Tanaka, S. Kawata//Applied Optics. -1992. -Vol. 31, Issue 31. -P. 6653-6657. - DOI: 10.1364/AO.31.006653
  • Fortin, M. Optical tests with Bessel beam interferometry/M. Fortin, M. Piché, E.F. Borra//Optics Express. -2004. -Vol. 2, Issue 24. -P. 5887-5895. - DOI: 10.1364/OPEX.12.005887
  • Garces-Chavez, V. Simultaneous micromanipulation in multiple planes using a self-reconstructing light beam/V. Garces-Chavez, D. McGloin, H. Melville, W. Sibbett, K. Dholakia//Nature. -2002. -Vol. 419, Issue 6903. -P. 145-147. - DOI: 10.1038/nature01007
  • Arlt, J. Optical dipole traps and atomic waveguides based on Bessel light beams/J. Arlt, K. Dholakia, J. Soneson, E.M. Wright//Physical Review A. -2001. -Vol. 63. -063602. - DOI: 10.1103/PhysRevA.63.063602
  • Skidanov, R.V. Micromanipulation in higher-order Bessel beams/R.V. Skidanov, V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, A.V. Volkov, V.A. Soifer//Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). -2007. -Vol. 16(2). -P. 91-98. - DOI: 10.3103/S1060992X07020051
  • McLeod, J.H. The axicon: a new type of optical element/J.H. McLeod//Journal of the Optical Society of America. -1954. -Vol. 44, Issue 8. -P. 592-597. - DOI: 10.1364/JOSA.44.000592
  • Vasara, A. Realization of general nondiffracting beams with computer-generated holograms/A. Vasara, J. Turunen, A.T. Friberg//Journal of the Optical Society of America A. -1989. -Vol. 6, Issue 11. -P. 1748-1754. - DOI: 10.1364/JOSAA.6.001748
  • Khonina, S.N. Diffractive axicon with tunable fill factor for focal ring splitting/S.N. Khonina, A.P. Porfirev, A.V. Ustinov//Proceedings of SPIE. -2017. -Vol. 10233. -102331P. - DOI: 10.1117/12.2265017
  • Хонина, С.Н. Дифракция на бинарных микроаксиконах в ближней зоне/С.Н. Хонина, Д.А. Савельев, П.Г. Серафимович, И.А. Пустовой//Оптический журнал. -2012. -T. 79, № 10. -С. 22-29.
  • Khonina, S.N. Experimental demonstration of the generation of the longitudinal E-field component on the optical axis with high-numerical-aperture binary axicons illuminated by linearly and circularly polarized beams/S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov, D.A. Savelyev, J. Laukkanen, J. Turunen//Journal of Optics. -2013. -Vol. 15, Issue 8. -085704. - DOI: 10.1088/2040-8978/15/8/085704
  • Хонина, С.Н. Высокоапертурные бинарные аксиконы для формирования продольной компоненты электрического поля на оптической оси при линейной и круговой поляризации освещающего пучка/С.Н. Хонина, Д.А. Савельев//Журнал экспериментальной и теоретической физики. -2013. -Т. 144, Вып. 4(10). -С. 718-726. - DOI: 10.7868/S0044451013100039
  • Khonina, S.N. A longitudinally polarized beam generated by a binary axicon/S.N. Khonina, S.A. Degtyarev//Journal of Russian Laser Research. -2015. -Vol. 36, Issue 2. -P. 151-161. - DOI: 10.1007/s10946-015-9488-x
  • Shiyao, F. Bessel beams with spatial oscillating polarization/F. Shiyao, Z. Shikun, G. Chunqing//Scientific Reports. -2016. -Vol. 6 -30765. - DOI: 10.1038/srep30765
  • Khilo, N. A high-efficient method for generating radially and azimuthally polarized Bessel beams using biaxial crystals/N. Khilo, T.S. Al-Saud, S.H. Al-Khowaiter, M.K. Al-Muhanna, S. Solonevich, N. Kazak, A. Ryzhevich//Optics Communications. -2012. -Vol. 285, Issue 24. -P. 4807-4810. - DOI: 10.1016/j.optcom.2012.07.130
  • Khonina, S.N. Polarization conversion under focusing of vortex laser beams along the axis of anisotropic crystals/S.N. Khonina, S.V. Karpeev, V.D. Paranin, A.A. Morozov//Physics Letters A. -2017. -Vol. 381, Issue 30. -P. 2444-2455. - DOI: 10.1016/j.physleta.2017.05.025
  • Khonina, S.N. Focused, evanescent, hollow, and collimated beams formed by microaxicons with different conical angles/S.N. Khonina, S.A. Degtyarev, D.A. Savelyev, A.V. Ustinov//Optics Express. -2017. -Vol. 25, Issue 16. -P. 19052-19064. - DOI: 10.1364/OE.25.019052
  • Khonina, S.N. Generating inhomogeneously polarized higher-order laser beams by use of diffractive optical elements/S.N. Khonina, S.V. Karpeev//Journal of the Optical Society of America A. -2011. -Vol. 28, Issue 10. -P. 2115-2123. - DOI: 10.1364/JOSAA.28.002115
  • Скиданов, Р.В. Дифракционные аксиконы для формирования радиально-поляризованного света на основе использования стопы Столетова/Р.В. Скиданов, А.В. Морозов//Компьютерная оптика. -2014. -Т. 38, № 4. -С. 614-618.
  • Karpeev, S. Generation of a controlled double-ring-shaped radially polarized spiral laser beam using a combination of a binary axicon with an interference polarizer/S. Karpeev, V. Paranin, S. Khonina//Journal of Optics. -2017. -Vol. 19, Issue 5. -055701. - DOI: 10.1088/2040-8986/aa640c
  • Kawauchi, H. Simultaneous generation of helical beams with linear and radial polarization by use of a segmented half-wave plate/H. Kawauchi, Y. Kozawa, S. Sato, T. Sato, S. Kawakami//Optics Letters. -2008. -Vol. 33, Issue 4. -P. 399-401. - DOI: 10.1364/OL.33.000399
  • Zhang, H. Expansion of the electromagnetic fields of a shaped beam in terms of cylindrical vector wavefunctions/H. Zhang, Y. Han, G. Han//Journal of the Optical Society of America B. -2007. -Vol. 24, Issue 6. -P. 1383-1391. - DOI: 10.1364/JOSAB.24.001383
  • Khonina, S.N. Generation of cylindrical vector beams of high orders using uniaxial crystals/S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov, V.A. Soifer//Journal of Optics. -2015. -Vol. 17, Issue 6. -065001. - DOI: 10.1088/2040-8978/17/6/065001
  • Zhang, Y. Vector propagation of radially polarized Gaussian beams diffracted by an axicon/Y. Zhang, L. Wang, C. Zheng//Journal of the Optical Society of America A. -2005. -Vol. 22, Issue 11. -P. 2542-2546. - DOI: 10.1364/JOSAA.22.002542
  • Khonina, S.N. Near-field propagation of vortex beams: models and computation algorithms/S.N. Khonina, A.V. Ustinov, A.A. Kovalyov, S.G. Volotovsky//Optical Memory and Neural Networks. -2014. -Vol. 23, Issue 2. -P. 50-73. - DOI: 10.3103/S1060992X14020027
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp