© 2012 г. С. Н. Хонина*,**, доктор физ.-мат. наук; Д. А. Савельев**, аспирант; П. Г. Серафимович*,**, канд. физ.-мат. наук; И. А. Пустовой**, программист
* Институт систем обработки изображений Российской академии наук, Самара
** Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева, Самара
Е-mail: khonina@smr.ru, dmitrey.savelyev@yandex.ru, serp@smr.ru, termit666@gmail.com
Исследовано формирование центрального светового пятна с помощью бинарного дифракционного аксикона с высокой числовой апертурой с использованием разностного метода решения уравнений Максвелла во временной области. Показано, что уширение центрального светового пятна, которое неизбежно возникает при линейной поляризации освещающего аксикон пучка, можно компенсировать с помощью внесения в пучок линейной фазовой сингулярности (перпендикулярно направлению поляризации). При этом за счет изменения толщины подложки можно добиться формирования очень компактного слабо уширяющегося светового пятна, размер которого в непосредственной близости от поверхности оптического элемента на 37% меньше дифракционного предела.
Ключевые слова: бинарный дифракционный аксикон, оптический элемент с высокой числовой апертурой, разностный метод решения уравнений Максвелла во временной области, линейная поляризация, фазовая сингулярность, преодоление дифракционного предела.
Коды OCIS: 050.1380, 050.1970
УДК 535.42
Поступила в редакцию 18.06.2012
Литература
1. McLeod J.H. The axicon: a new type of optical element // J. Opt. Soc. Am. 1954. V. 44. P. 592–597.
2. Turunen J., Vasara A., Friberg A.T. Holographic generation of diffraction-free beams // Appl. Opt. 1988. V. 27. P. 3959–3962.
3. Vasara A., Turunen J., Friberg A.T. Realization of general nondiffracting beams with computer-generated -holograms // J. Opt. Soc. Am. A. 1989. V. 6. P. 1748–1754.
4. Cox A.J., Dibble D.C. Holographic reproduction of a diffraction-free beam // Appl. Opt. 1991. V. 30. P. 1330–1332.
5. Herman R.M., Wiggins T.A. Production and uses of diffractionless beams // J. Opt. Soc. Am. A. 1991. V. 8. № 6. P. 932–942.
6. MacDonald R.P., Chrostowski J., Boothroyd S.A., Syrett B.A. Holographic formation of a diode laser nondiffracting beam // Appl. Opt. 1993. V. 32. P. 6470–6474.
7. Rosen J., Salik B., Yariv A. Pseudo-nondiffracting beams generated by radial harmonic functions // J. Opt. Soc. Am. A. 1995. V. 12. P. 2446–2457.
8. Niggl L., Lanzl T., Maier M. Properties of Bessel beams generated by periodic gratings of circular symmetry // J. Opt. Soc. Am. A. 1997. V. 14. № 1. P. 27–33.
9. Paakkonen P., Lautanen J., Honkanen M., Kuittinen M., Turunen J., Khonina S.N., Kotlyar V.V., Soifer V.A., Friberg A.T. Rotating optical fields: experimental demonstration with diffractive optics // Journal of Modern Optics. 1998. V. 45. № 11. P. 2355–2369.
10. Tervo J., Turunen J. Generation of vectorial propagation-invariant fields by polarization-grating axicons // Opt. Commun. 2001. V. 192. P. 13–18.
11. Vahimaa P., Kettunen V., Kuittinen M., Turunen J., Friberg A. T. Electromagnetic analysis of nonparaxial Bessel beams generated by diffractive axicons // J. Opt. Soc. Am. A. 1997. V. 14. № 8. P. 1817–1824.
12. Mishra S.R. A vector wave analysis of a Bessel beam // Opt. Commun. 1991. V. 85. P. 159–161.
13. Turunen J., Friberg A.T. Electromagnetic theory of reflaxicon beams // Pure Appl. Opt. 1993. V. 2. P. 539–547.
14. Yu Y.Z., Dou W.B. Vector analyses of nondiffracting bessel beams // Progress In Electromagnetics Research Letters. 2008. V. 5. P. 57–71.
15. Kalosha V.P., Golub I. Toward the subdiffraction focusing limit of optical superresolution // Opt. Lett. 2007. V. 32. P. 3540–3542.
16. Котляр В.В., Стафеев С.С. Моделирование острой фокусировки радиально-поляризованной лазерной моды с помощью конического и бинарного микроаксиконов // Компьютерная оптика. 2009. Т. 33. № 1. С. 52–60.
17. Хонина С.Н., Устинов А.В., Волотовский С.Г., Ананьин М.А. Алгоритмы быстрого расчета дифракции радиально-вихревых лазерных полей на микроапертуре // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. № 12(3). С. 15–25.
18. Grosjean T., Courjon D. Photopolymers as vectorial sensors of the electric field // Opt. Exp. 2006. V. 14. № 6. P. 2203–2210.
19. Хонина С.Н., Ковалев А.А., Устинов А.В., Волотовский С.Г. Распространение радиально-ограниченных вихревых пучков в ближней зоне: II. Результаты моделирования // Компьютерная оптика. 2010. Т. 34. № 3. С. 332–343.
20. Khonina S.N., Volotovsky S.G. Controlling the contribution of the electric field components to the focus of a high-aperture lens using binary phase structures // J. Opt. Soc. Am. A. 2010. V. 27. № 10. Р. 2188–2197.
21. Khonina S. N., Golub I. Optimization of focusing of linearly polarized light // Opt. Lett. 2011. V. 36. № 3. Р. 352–354.
22. Хонина С.Н. Формирование осевого отрезка с уменьшенным поперечным размером для линейной поляризации освещающего пучка с помощью высокоапертурных бинарных аксиконов, не обладающих осевой симметрией // Компьютерная оптика. 2010. Т. 34. № 4. С. 461–468.
23. Mansuripur M. Certain computational aspects of vector diffraction problems // J. Opt. Soc. Am. A. 1989. V. 6. № 5. P. 786–805.
Полный текст
