ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group (ранее OSA) под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

УДК: 535.42

Анализ формирования продольно-поляризованной световой иглы при острой фокусировке с помощью линзы и аксикона

Ссылка для цитирования:

Хонина С.Н., Дегтярев С.А. Анализ формирования продольно-поляризованной световой иглы при острой фокусировке с помощью линзы и аксикона // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 4. С. 3–14.

 

Khonina S.N., Degtyarev S.A. Analysis of the formation of a longitudinally polarized optical needle by a lens and axicon under tightly focused conditions [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 4. P. 3–14.

Ссылка на англоязычную версию:

S. N. Khonina and S. A. Degtyarev, "Analysis of the formation of a longitudinally polarized optical needle by a lens and axicon under tightly focused conditions," Journal of Optical Technology. 83(4), 197-205 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000197

Аннотация:

Выполнен анализ различных методов формирования тонкой световой иглы, электрическое поле которой имеет продольную поляризацию. Рассмотрена острая фокусировка лазерных пучков с различной поляризацией посредством сферической линзы, высокоапертурных рефракционных и дифракционных аксиконов. Для моделирования использовались интегральные операторы распространения, а также численный метод конечных элементов. Показано, что дифракционный аксикон является наилучшим элементом для формирования длинной продольно-поляризованной световой иглы.

Ключевые слова:

острая фокусировка, продольный компонент электрического поля, дифракционный аксикон, световая игла

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 14-19-00114.

Коды OCIS: 050.1970, 260.1960, 260.5430

Список источников:

1. Felsen L.B. Evanescent waves // J. Opt. Soc. Am. 1976. V. 66. № 5. P. 751–760.
2. Bouhelier A., Beversluis M.R., Novotny L. Near-field scattering of longitudinal fields // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. P. 4596–4598.
3. Richard B., Wolf E. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system // Proc. Roy. Soc. London: Ser A. 1959. V. 253. P. 756.
4. Hao B., Leger J. Experimental measurement of longitudinal component in the vicinity of focused radially polarized beam // Optics Express. 2007. V. 15. № 6. P. 3550–3556.
5. Hell S.W. Far-field optical nanoscopy // Science. 2007. V. 316. P. 1153–1158.
6. 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. P. 2188–2197.
7. Chen Z., Hua L., Pu J. Tight focusing of light beams: effect of polarization, phase and coherence // Progress in Optics / Ed. By Wolf E. Elsevier Science, 2012. V. 57. P. 219–260.
8. Zhan Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications // Advances in Optics and Photonics. 2009. V. 1. P. 1–57.
9. Dorn R., Quabis S., Leuchs G. Sharper focus for a radially polarized light beam // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. 233901 (4pp).
10. Kozawa Y., Sato S. Sharper focal spot formed by higher-order radially polarized laser beams // J. Opt. Soc. Am. A. 2007. V. 24. P. 1793.

11. Lerman G.M., Levy V. Effect of radial polarization and apodization on spot size under tight focusing conditions // Opt. Express. 2008. V. 16. P. 4567–4581.
12. Khonina S.N., Ustinov A.V. Reducing of the focal spot size at radial polarization by means of the binary annular element // Computer optics. 2012. V. 36 № 2. P. 219–226.
13. Novotny L., Beversluis M.R., Youngworth K.S., Brown T.G. Longitudinal field modes probed by single molecules // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86. P. 5251–5254.
14. Yew E.Y.S., Sheppard C.J.R. Second harmonic generation polarization microscopy with tightly focused linearly and radially polarized beams // Opt. Commun. 2007. V. 275. P. 453–457.
15. Hayazawa N., Saito Y., Kawata S. Detection and characterization of longitudinal field for tip-enhanced Raman spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 6239–6241.
16. Bochkarev S.G., Popov K.I., Bychenkov V.Yu. Vacuum electron acceleration by a tightly focused, radially polarized, relativistically strong laser pulse // Plasma Physics Reports. 2011. V. 37. № 7. P. 648–660.
17. Khonina S.N., Kazanskiy N.L., Volotovsky S.G. Influence of vortex transmission phase function on intensity distribution in the focal area of high-aperture focusing system // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). Allerton Press. 2011. V. 20. № 1. P. 23–42.
18. Khonina S.N., Kazanskiy N.L., Volotovsky S.G. Vortex phase transmission function as a factor to reduce the focal spot of high-aperture focusing system // Journal of Modern Optics. 2011. V. 58. № 9. P. 748–760.
19. Khonina S.N., Savelyev D.A. High-aperture binary axicons for the formation of the longitudinal electric field component on the optical axis for linear and circular polarizations of the illuminating beam // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2013. V. 117. № 4. P. 623–630.
20. Dehez H., April A., Piché M. Needles of longitudinally polarized light: guidelines for minimum spot size and tunable axial extent // Optics Express. 2012. V. 20. № 14. P. 14891–14905.
21. Wang H., Shi L., Lukyanchuk B., Sheppard C., Chong C.T. Creation of a needle of longitudinally polarized light in vacuum using binary optics // Nature Photonics. 2008. V. 2. P. 501–505.
22. Rajesh K.B., Jaroszewicz Z., Anbarasan P.M. Improvement of lens axicon’s performance for longitudinally polarized beam generation by adding a dedicated phase transmittance // Optics Express. 2010. V. 18. № 26. P. 26799–26805.
23. Khonina S.N. Simple phase optical elements for narrowing of a focal spot in high-numerical-aperture conditions // Optical Engineering. 2013. V. 52. № 9. 091711 (7pp).
24. Kotlyar V.V., Stafeev S.S. Modeling sharp focus radially-polarized laser mode with conical and binary microaxicons // Computer Optics. 2009. V. 33. № 1. P. 52–60.
25. Khonina S.N. Formation of an axial line with the reduced cross-section size for linear polarization of an illuminating beam by means of high aperture binary axicons without axial symmetry // Computer Optics. 2010. V. 34. № 4. P. 461–468.
26. Grosjean T., Courjon D., Bainier C. Smallest lithographic marks generated by optical focusing systems // Opt. Lett. 2007. V. 32. P. 976–978.
27. Planchon T.A., Gao L., Milkie D.E., Davidson M.W., Galbraith J.A., Galbraith C.G., Betzig E. Rapid three-dimensional isotropic imaging of living cells using Bessel beam plane illumination // Nature Methods. 2011. V. 8. P. 417–423.
28. Bhuian B., Winfield R.J., O’Brien S., Crean G.M. Pattern generation using axicon lens beam shaping in twophoton polymerization // Applied Surface Science. 2007. V. 254. P. 841–844.
29. Zhang Y., Wang L., Zheng C. Vector propagation of radially polarized Gaussian beams diffracted by an axicon // J. Opt. Soc. Am. A. 2005. V. 22. № 11. P. 2542–2546.
30. Ustinov A.V., Khonina S.N. Calculating the complex transmission function of refractive axicons // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). Allerton Press. 2012. V. 21. № 3. P. 133–144.
31. Mansuripur M. Certain computational aspects of vector diffraction problems // J. Opt. Soc. Am. A. 1989. V. 6. № 5. P. 786–805.