Острая фокусировка светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностью произвольного порядка

Автор: Котляр Виктор Викторович, Стафеев Сергей Сергеевич, Ковалв Алексей Андреевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 3 т.43, 2019 года.

Бесплатный доступ

С помощью формализма Ричардса-Вольфа получены общие формулы для проекций векторов напряженности электрического и магнитного полей вблизи острого фокуса оптического вихря с топологическим зарядом m и азимутальной поляризацией порядка n . Получены простые следствия из этих формул при разных значениях чисел m и n . При условии m = n >1 на оптической оси будет отличная от нуля интенсивность, такая же, как при фокусировке светового поля без вихря и с круговой поляризацией. А при условии n = m +2 вблизи оптической оси в плоскости фокуса будет иметь место обратный поток световой энергии. Полученные формулы можно использовать как для моделирования острой фокусировки оптических полей с двойной сингулярностью (фазовой и поляризационной), так и для теоретического анализа распределений интенсивности и вектора Пойнтинга в фокусе.

Еще

Острая фокусировка, формулы ричардса-вольфа, оптический вихрь, топологический заряд, фазовая сингулярность, поляризационная сингулярность, вектор пойнтинга, обратный поток энергии, симметрия фокусного пятна

Короткий адрес: https://sciup.org/140246460

IDR: 140246460   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-337-346

Список литературы Острая фокусировка светового поля с поляризационной и фазовой сингулярностью произвольного порядка

  • Richards, B. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system / B. Richards, E. Wolf // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 1959. - Vol. 253, Issue 1274. - P. 358-379. - DOI: 10.1098/rspa.1959.0200
  • Youngworth, K.S. Focusing of high numerical aperture cylindrical-vector beams / K.S. Youngworth, T.G. Brown // Optics Express. - 2000. - Vol. 7, Issue 2. - P. 77-87. - DOI: 10.1364/OE.7.000077
  • Zhan, Q. Focus shaping using cylindrical vector beams / Q. Zhan, J.R. Leger // Optics Express. - 2002. - Vol. 10, Issue 7. - P. 324-331. - DOI: 10.1364/OE.10.000324
  • Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications / Q. Zhan // Advances in Optics and Photonics. - 2009. - Vol. 1, Issue 1. - P. 1-57. - DOI: 10.1364/AOP.1.000001
  • Chen, B. Tight focusing of elliptically polarized vortex beams / B. Chen, J. Pu // Applied Optics. - 2009. - Vol. 48, Issue 7. - P. 1288-1294. - DOI: 10.1364/AO.48.001288
  • Rashid, M. Focusing of high order cylindrical vector beams / M. Rashid, O.M. Marago, P.H. Jones // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2009. - Vol. 11, Issue 6. - 065204. -
  • DOI: 10.1088/1464-4258/11/6/065204
  • Milione, G. Higher-order Poincaré sphere, stokes parameters, and angular momentum of light / G. Milione, H.I. Sztul, D.A. Nolan, R.R. Alfano // Physical Review Letters. - 2011. - Vol. 107, Issue 5. - 053601. -
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.053601
  • Holleczek, A. Classical and quantum properties of cylindrically polarized states of light / A. Holleczek, A. Aiello, C. Gabriel, C. Marquardt, G. Leuchs // Optics Express. - 2011. - Vol. 19, Issue 10. - P. 9714-9736. -
  • DOI: 10.1364/OE.19.009714
  • Chen, S. Generation of arbitrary cylindrical vector beams on the higher order Poincaré sphere / S. Chen, X. Zhou, Y. Liu, X. Ling, H. Luo, S. Wen // Optics Letters. - 2014. - Vol. 39, Issue 18. - P. 5274-5276. -
  • DOI: 10.1364/OL.39.005274
  • Wang, T. Focusing properties of cylindrical vector vortex beams with high numerical aperture objective / T. Wang, C. Kuang, X. Hao, X. Liu // Optik. - 2013. - Vol. 124, Issue 21. - P. 4762-4765. -
  • DOI: 10.1016/j.ijleo.2013.01.070
  • Gong, L. Generation of cylindrical polarized vector vortex beams with digital micromirror device / L. Gong, Y. Ren, W. Liu, M. Wang, M. Zhong, Z. Wang // Journal of Applied Physics. - 2014. - Vol. 116. - 183105. -
  • DOI: 10.1063/1.4901574
  • Zhang, X. Focusing properties of cylindrical vector vortex beams / X. Zhang, R. Chen, A. Wang // Optics Communications. - 2018. - Vol. 414. - P. 10-15. -
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2017.12.076
  • Han, Y. Orbital angular momentum transition of light using a cylindrical vector beam / Y. Han, L. Chen, Y.-G. Liu, Z. Wang, H. Zhang, K. Yang, K.C. Chou // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 9. - P. 2146-2149. -
  • DOI: 10.1364/OL.43.002146
  • Li, Y. Propagation evolution of an off-axis high-order cylindrical vector beam / Y. Li, Z. Zhu, X. Wang, L. Gong, M. Wang, S. Nie // Journal of the Optical Society of America A. - 2014. - Vol. 31, Issue 11. - P. 2356-2361. -
  • DOI: 10.1364/JOSAA.31.002356
  • Matsusaka, S. Micro-hole drilling by tightly focused vector beams / S. Matsusaka, Y. Kozawa, S. Sato // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 7. - P. 1542-1545. -
  • DOI: 10.1364/OL.43.001542
  • Kotlyar, V.V. Energy density and energy flux in the focus of an optical vortex: reverse flux of light energy / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.G. Nalimov // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 12. - P. 2921-2924. -
  • DOI: 10.1364/OL.43.002921
  • Kotlyar, V.V. Helical reverse flux of light of a focused optical vortex / V.V. Kotlyar, A.G. Nalimov, A.A. Kovalev // Journal of Optics. - 2018. - Vol. 20, Issue 9. - 095603. -
  • DOI: 10.1088/2040-8986/aad606
  • Стафеев, С.С. Обратный поток энергии в фокусе цилиндрического векторного пучка / С.С. Стафеев, А.Г. Налимов, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. - 2018. - Т. 42, № 5. - С. 744-750. -
  • DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-5-744-750
  • Pal, S.K. C-point and V-point singularity lattice formation and index sign conversion methods / S.K. Pal, Ruchi, P. Senthilkumaran // Optics Communications. - 2017. - Vol. 393. - P. 156-168. -
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2017.02.048
  • Ruchi. Generation of V-point polarization singularity lattices / Ruchi, S. Pal, P. Senthilkumaran // Optics Express. - 2017. - Vol. 25, Issue 16. - P. 19326-19331. -
  • DOI: 10.1364/OE.25.019326
  • Stafeev, S.S. Tight focusing of a quasi-cylindrical optical vortex / S.S. Stafeev, V.V. Kotlyar // Optics Communications. - 2017. - Vol. 403. - P. 277-282. -
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2017.07.054
Еще
Статья научная