Расчёт резонансного радиуса диэлектрического цилиндра при освещении его плоской волной ТЕ-поляризованного света
Автор: Котляр Виктор Викторович, Козлов Дмитрий Андреевич, Ковалв Алексей Андреевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.39, 2015 года.
Бесплатный доступ
При освещении плоской волной диэлектрического цилиндра с круглым сечением определённого резонансного радиуса внутри цилиндра формируется мода шепчущей галереи (ШГ). Этот резонансный радиус диэлектрического цилиндра можно численно найти из условия максимума модуля соответствующего коэффициента разложения в ряд по функциям Бесселя амплитуды напряжённости электрического поля световой волны с ТЕ-поляризацией. Получены уравнения из цилиндрических функций, позволяющие приближённо рассчитывать резонансный радиус цилиндра. Например, для радиуса цилиндра, в котором формируется мода ШГ с номером 26, эти уравнения дают правильно первые 8 значащих цифр радиуса. Для цилиндра с показателем преломления 1,59 и резонансным радиусом 3,469239 от длины волны в цилиндре возбуждается мода ШГ с номером 30, которая формирует фокусное пятно шириной 0,15 от длины волны с максимальной интенсивностью снаружи цилиндра в 1500 раз большей, чем интенсивность падающего света.
Вычислительный эксперимент, мода шепчущей галереи в диэлектрическом цилиндре, резонансный радиус диэлектрического цилиндра
Короткий адрес: https://sciup.org/14059344
IDR: 14059344
Список литературы Расчёт резонансного радиуса диэлектрического цилиндра при освещении его плоской волной ТЕ-поляризованного света
- Geints, Y.E. Photonic nanojet calculations in layered radially in homogeneous micrometer-sized spherical particles/Y.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina//Journal of the Optical Society of America B. -2011. -Vol. 28(8). -P. 1825-1830.
- Han, L. Photonic jet generated by spheroidal particle with Gaussian-beam illumination/L. Han, Y. Han, G. Gouesbet, J. Wang, G. Grehan//Journal of the Optical Society of America B. -2014. -Vol. 31(7). -P. 1476-1483.
- Grojo, D. Bessel-like photonic nanojets from core-chell sub-wavelength spheres/D. Grojo, N. Sandeau, L. Boarino, C. Constantinescu, N. de Leo, M. Laus, K. Sparnacci//Optics Letters. -2014. -Vol. 39(13). -P. 3989-3992.
- Shen, Y. Ultralong photonic nanojet formed by a two-layer dielectric microsphere/Y. Shen, L.V. Wang, J. Shen//Optics Letters. -2014. -Vol. 39(14). -P. 4120-4123.
- Gu, G. Super-long photonic nanojet generated from liquid-filled hollow microcylinder/G. Gu, R. Zhou, Z. Chen, H. Xu, G. Cai, M. Hong//Optics Letters. -2015. -Vol. 40(4). -P. 625-628.
- Liu, C. Photonic nanjoet modulation by elliptical microcylinders/C. Liu, L. Chang//Optik. -2014. -Vol. 125(15). -P. 4043-4046.
- Xu, B.B. Annular focusing lens based on transformation optics/B.B. Xu, W.X. Jiang, G.X. Yu, T.J. Cui//Journal of Optical Society of America A. -2014. -Vol. 31(5). -P. 1135-1140.
- Heifetz, A. Subdiffraction optical resolution of a gold nanosphere located within the nanojet of a Mie-resonant dielectric microsphere/A. Heifetz, J.J. Simpson, S.C. Kong, A. Taflove, V. Backman//Optics Express. -2007. -Vol. 15(25). -P. 17334-17342.
- Geints, Y.E. Photonic jets from resonantly excited transparent dielectric microspheres/Y.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina//Journal of Optical Society of America B. -2012. -Vol. 29(4). -P. 758-762.
- Козлов, Д.А. Резонансная фокусировка лазерного света однородным диэлектрическим цилиндром/Д.А. Козлов, В.В. Котляр//Компьютерная оптика. -2014. -Т. 38, № 3. -С. 393-396.
- Козлова, Е.С. Моделирование резонансной фокусировки пикосекундного импульса диэлектрическим микроцилиндром/Е.С. Козлова, В.В. Котляр, С.А. Дегтярев.//Компьютерная оптика. -2015. -Т. 39, № 1. -С. 45-51.
- Righini, G.C. Whispering gallery mode microresonators: Fundamentals and applications/G.C. Righini, Y. Dumeige, P. Feron, M. Ferrari, G.N. Conti, D. Ristic, S. Soria//La Rivista del Nuovo Cimeto. -2011. -Vol. 34(7). -P. 435-490.
- Rayleigh, L. The Problem of the Whispering Gallery/L. Rayleigh//Philosophical Magazine. -1910. -Vol. 20. -P. 1001-1004.
- Chiasera, A. Spherical whispering-gallery-mode microresonators/A. Chiasera, Y. Dumeige, P. Féron, M. Ferrari, Y. Jestin, G.N. Conti, S. Pelli, S. Soria, G.C. Righini//Laser and Photonics Reviews. -2010. -Vol. 4(3). -P. 457-482.
- Gorodetsky, M.L. Ultimate Q of optical microsphere resonators/M.L. Gorodetsky, A.A. Savchenkov, V.S. Ilchenko//Optics Letters. -1996. -Vol. 21(7). -P. 453-455.
- Gorodetsky, M.L. Geometrical theory of whispering-gallery modes/M.L. Gorodetsky, A.E. Fomin//IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. -2006. -Vol. 12. -P. 33-39.
- Armani, D.K. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip/D.K. Armani, T.J. Kippenberg, S.M. Spillane, K.J. Vahala//Nature. -2003. -Vol. 421. -P. 925-928.
- Borselli, M. Rayleigh scattering, mode coupling, and optical loss in silicon microdisks/M. Borselli, K. Srinivasan, P.E. Barclay, O. Painter//Applied Physics Letters. -2004. -Vol. 85(17). -P. 3693-3695.
- Birks, T.A. High-resolution measurement of the fiber diameter variations using whispering gallery modes and no optical alignment // T.A. Birks, J.C. Knight, T.E. Dimmick // IEEE Photonics Technology Letters. - 2000. - Vol. 12. - P. 182-183.
- Ваганов, В.Р. Основы теории дифракции/В.Р. Ваганов, Б.З. Каценеленбаум. -М.: Наука, 1983. -325 с.
- Абрамовиц, М. Справочник по специальным функциям/под ред. М. Абрамовица, И. Стигана. -М.: Наука, 1979.
- Прудников, А.П. Интегралы и ряды. Специальные функции/А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. -М.: Наука, 1983.
- Cherin, A.N. An introduction to optical fiber. -Singapore: McGraw-Hill Inc., 1987.
- Khan, I. Bending loss analysis of optical waveguide for SOI & SOS material system towards photonic integration/I. Khan, M.M. Rahman//Proceedings of 4th Global Engineering, Science and Technology Conference. -2013.
