УДК: 535.2, 535.8

Расчет трехмерной структуры околофокусного дифракционного поля в каустической зоне аберрированного сходящегося лазерного пучка

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Осипов В.Ю., Бузников А.А. Расчет трехмерной структуры околофокусного дифракционного поля в каустической зоне аберрированного сходящегося лазерного пучка // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 8. С. 24–30.

Osipov V.Yu., Buznikov A.A. Calculating the three-dimensional structure of the near-focus diffraction field in the caustic zone of a convergent aberrational laser beam [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2008. V. 75. № 8. P. 24–30.

Ссылка на англоязычную версию:

V. Yu. Osipov and A. A. Buznikov, "Calculating the three-dimensional structure of the near-focus diffraction field in the caustic zone of a convergent aberrational laser beam," Journal of Optical Technology. 75 (8), 495-499 (2008). https://doi.org/10.1364/JOT.75.000495

Аннотация:

В области фокуса лазерного пучка, фокусируемого с помощью двухкомпонентного кристаллооптического элемента (ДКЭ) из одноосных кристаллов и искаженного в результате сферической аберрацией и астигматизмом, формируется структурно-стабильная оптическая каустика - дифракционная катастрофа. Источником первичных астигматических искажений является анизотропия показателя преломления для необыкновенной волны в одном из компонентов ДКЭ. Дополнительный коэффициент астигматизма, вызванный наклонным падением лазерного пучка на входную грань ДКЭ, зависит от угла падения а степенным образом. Рассчитанные распределения амплитуды и фазы дифракционного поля совпадают с экспериментально наблюдаемыми особенностями трехмерного дифракционного поля как в случае α = 0, так и при малых значениях а (до 13°). В исследуемом дифракционном поле выявлены замкнутые, компактно локализованные винтовые дислокации фазы. Последние расположены во внутренней области каустики с характерной «кристаллической» ячеистой структурой.

Благодарность:

Работа поддержана грантом Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы 2006-2008», шифр ФИЕТ/КЭОП35.

Коды OCIS: 260.1180, 260.1960, 140.0140

Список источников:

1. Berry M.V., Upstill C. Catastrophe optics: morphologies of caustics and their diffraction patterns // Progress in optics. 1980. V. 18. P. 257–346.
2. Berry M.V., Klein S. Colored diffraction catastrophes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 2614–2619.
3. Berry M. Making light of mathematics // Bulletin (new Series) of the American Mathematiical Society. 2003. V. 40. № 2. P. 229–237.
4. Chaloupka J.L., Fisher Y., Kessler T.J., Meyerhofer D.D. Single-beam, ponderomotive-optical trap for free electrons and neutral atoms // Opt. Lett. 1997. V. 22. № 13. P. 1021–1023.
5. Furukawa H., Yamaguchi I. Optical trapping of metallic particles by a fixed Gaussian beam // Opt. Lett. 1998. V. 23. № 3. P. 216–218.
6. Nye J.F. The relation between the spherical aberration of a lens and the spun cusp diffraction catastrophe // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2005. № 7. P. 95–102.
7. Basistiy I.V., Bazhenov V.Yu., Soskin M.S., Vasnetsov M.V. Optics of light beams with screw dislocations // Opt. Commun. 1993. V. 103. № 5, 6. P. 422–428.
8. Deykoon A.M., Soskin M.S., Swartzlander G.A., Jr. Nonlinear cusp diffraction catastrophe and vortex quadrupoles from a smooth initial beam // J. of Nonlinear Opt. Physics & Materials. 2002. V. 11. № 4. P. 351–365.
9. Karman G.P., Beijersbergen M.W., van Duijl A., Woerdman J.P. Creation and annihilation of phase singularities in a focal field // Opt. Lett. 1997. V. 22. № 19. P. 1503–1505.

10. Осипов Ю.В. Интерференционно-поляризационные свойства кристаллооптической бифокальной линзы // Оптический журнал. 1998. Т. 65, № 3. С. 25-29.

11. Осипов В.Ю. Тонкая структура волнового поля в окрестности дуплетного фокуса бифокальной линзы из одноосных кристаллов // Опт. и спектр. 1994. Т. 76, № 3. С. 534-539.

12. Осипов В.Ю. Дифракционная катастрофа в области фокусировки волнового фронта, деформированного сферической аберрацией и астигматизмом // Автометрия. 1996. № 5. С. 48-60.

13. Осипов В.Ю. Ячеистая структура волнового поля в окрестности дуплетного фокуса бифокальной линзы из одноосных кристаллов // Оптический журнал. 1995. № 2. С. 31-34.

14. Осипов В.Ю. Дифракционная катастрофа в области фокусировки аберрированного лазерного пучка и ассоциированные с ней оптические вихри // Оптический журнал. 1999. Т. 66, № 12. С. 32-35.

15. О 'Holleran К., Padgett M.J. Topology of optical vortex lines formed by the interference of three, four, and five plane waves // Optics Express. 2006. Vol. 14, N 7. P. 3039-3044.