Моделирование фокусировки лазерного излучения двухслойными диэлектрическими микроцилиндрами

Автор: Савельева Александра Александровна, Козлова Елена Сергеевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 2 т.45, 2021 года.

Бесплатный доступ

Используя метод конечных разностей во временной области, реализованный в программном пакете FullWAVE, был промоделирован процесс фокусировки плоско поляризованного лазерного излучения с длиной волны 633 нм двухслойными диэлектрическими микроцилиндрами с круглым поперечным сечением 2 мкм. Было показано, что оболочка с более высоким показателем преломления (1,8 и 1,9), чем показатель преломления сердцевины, который равен 1,45, позволяет увеличить глубину фокуса в 2,57 раза, а также сместить область формирования фокального пятна вдоль оптической оси в направлении от границы микроцилиндра. Так же подобраны параметры микроцилиндра таким образом, что в процессе фокусировки формируется более компактное фокусное пятно, ширина по полуспаду интенсивности которого составляет 0,25 от длины волны излучения, с интенсивностью в 1,4 раза выше, чем интенсивность в фокусе, формируемом однородным микроцилиндром.

Еще

Двухслойный диэлектрический микроцилиндр, фотонная наноструя, острая фокусировка, fdtd-метод

Короткий адрес: https://sciup.org/140257377

IDR: 140257377   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-820

Список литературы Моделирование фокусировки лазерного излучения двухслойными диэлектрическими микроцилиндрами

  • Zhou, S. Effects of light polarization in photonic nanojet / S. Zhou // Optical and Quantum Electronics. - 2019. -Vol. 51. - 112.
  • Котляр, В.В. Острая фокусировка светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностью произвольного порядка / В.В. Котляр, С.С. Стафеев, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 3. - С. 337346. - DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-337-346.
  • Хонина, С.Н. Сравнение фокусировки коротких импульсов в приближении Дебая / С.Н. Хонина, А.В. Устинов, С.Г. Волотовский // Компьютерная оптика. - 2018. - Т. 42, № 3. - С. 432-446. - DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-3-432-446.
  • Досколович, Л.Л. Расчёт дифракционной линзы с фиксированным положением фокуса при нескольких заданных длинах волн / Л. Л. Досколович, Е.А. Безус, Д.А. Быков, Р.В. Скиданов, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 6. - С. 946-955. - DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-946-955.
  • Kallepalli, D.L. Ultra-high density optical data storage in common transparent plastics / D.L. Kallepalli, A.M. Alshehri, D.T. Marquez, L. Andrzejewski, J.C. Scaiano, R. Bhardwaj // Scientific Reports. - 2016. -Vol. 6. - 26163.
  • Chenga, S. Optical manipulation of microparticles with the momentum flux transverse to the optical axis / S. Chenga, T. Xiab, M. Liua, S. Xua, S. Gaoa, G. Zhangc, S. Taob // Optics and Laser Technology. - 2019. -Vol. 113. - P. 266-272.
  • Zhen, Z. An ultranarrow photonic nanojet formed by an engineered two-layer microcylinder of high refractive-index materials / Z. Zhen, Y. Huang, Y. Feng, Y. Shen, Z. Li // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 6. - P. 9178-9188.
  • Darafsheh, A. Photonic nanojet properties of dielectric / A. Darafsheh, D. Bollinger // Proceedings of SPIE. - 2020. - Vol. 10106. - 101061U.
  • Kozlova, E.S. Focusing of laser light by circular microcyl-inders with a metal shell / E.S. Kozlova, V.V. Kotlyar // Procedia Engineering. - 2017. - Vol. 201. - P. 36-41. -DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.648.
  • Xing, H. Side-lobes-controlled photonic nanojet with a horizontal graded-index microcylinder / H. Xing, W. Zhou, Y. Wu // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 17. -P. 4292-4295.
  • Liu, C.-Y. Geometric effect on photonic nanojet generated by dielectric microcylinders with non-cylindrical cross-sections / C.-Y. Liu, F.-C. Lin // Optics Communications. -2016. - Vol. 380. - P. 287-296.
  • Liu, C.-Y. Direct imaging of optimal photonic nanojets from core-shell microcylinders / C.-Y. Liu, K.-L. Hsiao // Optics Letters. - 2015. - Vol. 40, Issue 22. - P. 5303-5306.
  • Cao, Y. Deep subwavelength-scale light focusing and confinement in nanohole-structured mesoscale dielectric spheres / Y. Cao, Z. Liu, O.V. Minin, I.V. Minin // Nano-materials. - 2019. - Vol. 9, Issue 2. - 186.
  • Wu, M. Creation of a longitudinally polarized photonic nanojet via an engineered microsphere / M. Wu, R. Chen, J. Ling, Z. Chen, X. Chen, R. Ji, M. Hong // Optics Letters. - 2017. - Vol. 42, Issue 7. - P. 1444-1447.
  • Ruiz, C.M. Detection of embedded ultra-subwavelength-thin dielectric features using elongated photonic nanojets / C.M. Ruiz, J.J. Simpson // Optics Express. - 2010. -Vol. 18, Issue 16. - P. 16805-16812.
  • Liu, C.-Y. Photonic nanojet induced modes generated by a chain of dielectric microdisks / C.-Y. Liu, C.-C. Li // Optik. - 2016. - Vol. 127. - P. 267-273.
  • Liu, C. Periodical focusing mode achieved through a chain of mesoscale dielectric particles with a refractive index near unity / C. Liu, O.V. Minin, I.V. Minin // Optics Communications. - 2019. - Vol. 434. - P. 110-117.
  • Astratov, V.N. Focusing microprobes based on integrated chains of microspheres / V.N. Astratov, A. Darafsheh, M.D. Kerr, K.W. Allen, N.M. Fried // PIERS Online. -2010. - Vol. 6, Issue 8. - P. 793-797.
  • Котляр, В.В. Фотонные струи, сформированные квадратными микроступеньками / В.В. Котляр, С.С. Стафеев, А.Ю. Фельдман // Компьютерная оптика. - 2014. - Т. 38, № 1. - С. 72-80. - DOI: 10.18287/01342452-2014-38-1-72-80.
  • Huang, Y. Optimization of photonic nanojets generated by multilayer microcylinders with a genetic algorithm / Y. Huang, Z. Zhen, Y. Shen, C. Min, G. Veronis // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 2. - P. 1310-1325.
  • Zhang, H. Enhanced subwavelength photonic nanojet focusing via a graded-index round-head microcylinder / H. Zhang // Optik. - 2020. - Vol. 203. - 163973.
  • Kozlova, E.S. Comparative simulation of linear polarized light focusing by dielectric mycrocylinders with metallic coating / E.S. Kozlova, V.V. Kotlyar, A.A. Savelyeva // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 1096. - 012102. - DOI: 10.1088/1742-6596/1096/1/012102.
  • Julien, P. Detecting a zeptogram of pyridine with a hybrid plasmonic-photonic nanosensor / P. Julien, M. Jerome, G. Davy, B. Jean-Louis, P. Jerome // ACS Sensors. - 2019. - Vol. 4, Issue 3. - P. 586-594.
  • Tenne, R. Super-resolution enhancement by quantum image scanning microscopy / R. Tenne, U. Rossman, B. Rephael, Y. Israel, A. Krupinski-Ptaszek, R. Lapkiewicz, Y. Silberberg, D. Oron // Nature Photonics. - 2019. - Vol. 13. - P. 116-122.
  • Wei, J. High-speed maskless nanolithography with visible light based on photothermal localization / J. Wei, K. Zhang, T. Wei, Y. Wang, Y. Wu, M. Xiao // Scientific Reports. -2017. - Vol. 7. - 43892.
Еще
Статья научная