350 руб
Журнал «Электромагнитные волны и электронные системы» №11 за 2010 г.
Статья в номере:
Анализ возможности субволновой локализации света и углубления фокуса высокоапертурной фокусирующей системы при использовании вихревой фазовой функции пропускания
Ключевые слова: высокоапертурная фокусирующая система приближение Дебая векторное электрическое поле субволновая локализация света углубления фокуса вихревая фазовая функция пропускания обобщенная вихревая поляризация
Авторы:
С.Н. Хонина - д.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник, Учреждение Российской академии наук Институт систем обработки изображений РАН; проф. кафедры «Техническая кибернетика», Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева. E-mail: khonina@smr.ru С.Г. Волотовский - ведущий программист, Учреждение Российской академии наук Институт систем обработки изображений РАН. E-mail: sv@smr.ru.
Аннотация:
Проведён анализ возможности субволновой локализации света и углубления фокуса высокоапертурной фокусирующей системы при использовании вихревой фазовой функции пропускания для различных типов входной поляризации, в том числе общего вихревого вида.
Страницы: 6-25
Список источников
  1. Karman G. P., Beijersbergen M. W., van Duijl A., Bouwmeester D., and Woerdman J. P. Airy pattern reorganization and subwavelength structure in a focus // J. Opt. Soc. Am. A. 1998. V. 15. № 4. P. 884-899.
  2. Quabis S., Dorn R., Eberler M., Glockl O., and Leuchs G. Focusing light to a tighter spot // Opt. Commun. 2000. V.179. P.1-7.
  3. Kant R.Superresolution and increased depth of focus: an inverse problem of vector diffraction // J. Mod. Opt. 2000. V. 47. № 5. P. 905-916.
  4. Dorn R., Quabis S., and  Leuchs G. Sharper focus for a radially polarized light beam // Phys. Rev. Lett. 2003. V.91. P.233901.
  5. Davidson N., Bokor N. High-numerical-aperture focusing of radially polarized doughnut beams with a parabolic mirror and a flat diffractive lens // Opt. Lett. 2004. V. 29. № 12. P. 1318-1320.
  6. Sheppard C. J.R., Choudhury A. Annular pupils, radial polarization, and superresolution  // Appl. Opt. 2004. V. 43. № 22. P. 4322-4327.
  7. Pereira S.F., van de Nes A.S. Superresolution by means of polarisation, phase and amplitude pupil masks // Opt. Commun. 2004. V. 234. P.119-124.
  8. Haifeng Wang, Luping Shi, Boris Lukyanchuk, Colin Sheppard and Chong Tow Chong Creation of a needle of longitudinally polarized light in vacuum using binary optics // Nature Photonics. 2008. V. 2. P. 501-505.
  9. Kozawa Y., Sato S. Sharper focal spot formed by higher-order radially polarized laser beams // J. Opt. Soc. Am. A. 2007. V.24. P.1793-1798.
  10. Lerman G.M., Levy U. Effect of radial polarization and apodization on spot size under tight focusing conditions  // Opt. Express.  2008. V. 16. № 7. P. 4567-4581.
  11. 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
  12. Zhan QiwenCylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications // Advances in Optics and Photonics. 2009. V. 1. P.1-57.
  13. Kozawa Y., Sato Sh. Generation of a radially polarized laser beam by use of a conical Brewster prism // Opt. Lett. 2005. V.30(22). P.3063-3065.
  14. Низьев В.Г., Якунин В.П., Туркин Н.Г. Генерация поляризационно-неоднородных мод в мощном CO2 лазере // Квантовая электроника. 2009. № 39(6). С. 505-514.
  15. Bomzon Z., Biener G., Kleiner V., and Hasman E. Radially and azimuthally polarized beams generated by space-variant dielectric subwavelength gratings  // Opt. Lett. 2002. V.27(5). P.285-287.
  16. Yonezawa K., Kozawa Y., and Sato S. Compact Laser with Radial Polarization Using Birefringent Laser Medium, Jpn. // J. Appl. Phys. 2007. V.46(8A). P.5160-5163.
  17. Tidwell S.C., Ford D.H., and Kimura W.D. Generating radially polarized beams interferometrically // Applied Optics. 1990. V.29. P.2234-2239.
  18. Passilly N., de Saint Denis R., and Aït-Ameur K., Treussart F., Hierle R., and Roch J.-F. Simple interferometric technique for generation of a radially polarized light beam // J. Opt. Soc. Am. A. 2005. V.22(5). P.984-991.
  19. Volpe G., Petrov D. Generation of cylindrical vector beams with few-mode fibers excited by Laguerre-Gaussian beams // Opt. Comm. 2004. V.237. P.89-95.
  20. Davis J.A., McNamara D.E., Cottrell D.M., and Sonehara T. Two dimensional polarization encoding with a phase only liquid-crystal spatial light modulator // Appl. Opt. 2000. V.39. P.1549-15541.
  21. Neil M.A.A., Massoumian F., Juˇskaitis R., and Wilson T. Method for the generation of arbitrary complex vector wave fronts // Opt. Lett. 2002. V.27(21). P.1929-1931.
  22. Iglesias I., Vohnsen B. Polarization structuring for focal volume shaping in high-resolution microscopy // Opt. Commun. 2007. V. 271. P. 40-47.
  23. Карпеев С.В., Хонина С.Н. Оптическая схема для универсальной генерации и конверсии поляризационно-неоднородного лазерного излучения с использованием ДОЭ // Компьютерная оптика. 2009. Т. 33. № 3. С. 261-267.
  24. Cicchitelli L., Hora H., and Postle R. Longitudinal components for laser beams in vacuum // Phys. Rev. A. 1990. V. 41. P. 3727-3732.
  25. Simpson N.B., Allen L., Padgett M.J. Optical tweezers and optical spanners with Laguerre-Gaussian modes // J. Mod. Opt. 1996. V. 43(12). P. 2485-2491.
  26. Heckenberg N.R., Nieminen T.A., Friese M.E.J., Rubinsztein-Dunlop H. Trapping microscopic particles with singular beams // Proc. SPIE. 1998. V. 3487. P. 46-53.
  27. Helseth L.E.Mesoscopic orbitals in strongly focused light // Opt. Commun. 2003. V. 224. P. 255-261.
  28. Сойфер В.А., Котляр В.В., Хонина С.Н. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порожденные дифракционной оптикой // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2004. № 35(6). С. 1368-1432.
  29. Скиданов Р.В., Хонина С.Н., Котляр В.В., Сойфер В.А. Экспериментальное исследование движения диэлектрических шариков в световых пучках с угловыми гармониками высоких порядков // Компьютерная оптика. 2007. № 31(1). С. 14-21.
  30. Franke-Arnold S., Allen L., and Padgett M. Advances in optical angular momentum // Laser Photonics Rev. 2008. V. 2. P. 299-313.
  31. Levenson M.D., Ebihara T., Dai G., Morikawa Y., Hayashi N., Tan S.M. Optical vortex masks for via levels // J. Microlith. Microfab. Microsys. 2004. V. 3(2). P. 293-304.
  32. Unno Y., Ebihara T., Levenson M.D. Impact of mask errors and lens aberrations on the image formation by a vortex mask // J. Microlith. Microfab. Microsys. 2005. V. 4(2). P. 023006.
  33. Willig K.I., Keller J., Bossi M., Hell S.W. STED microscopy resolves nanoparticle assemblies // New J. Phys. 2006. V. 8. P. 106.
  34. Torok P., Munro P.R.T. The use of Gauss-Laguerre vector beams in STED microscopy // Opt. Express. 2004. V. 12. № 15. P. 3605-3617.
  35. Helseth L.E.Optical vortices in focal regions // Opt. Commun. 2004. V. 229. P. 85-91.
  36. Liu P., Lu B. Phase singularities of the transverse field component of high numerical aperture dark-hollow Gaussian beams in the focal region // Opt. Commun. 2007. V. 272. P. 1-8.
  37. Singh R.K., Senthilkumaran P., Singh K. Focusing of linearly-, and circularly polarized Gaussian background vortex beams by a high numerical aperture system afflicted with third-order astigmatism // Opt. Commun. 2008. V. 281. P. 5939-5948.
  38. Chen B., Pu J. Tight focusing of elliptically polarized vortex beams // Appl. Opt. 2009. V. 48. № 7. P. 1288-1294.
  39. Rao L., Pu J., Chen Zh., Yei P. Focus shaping of cylindrically polarized vortex beams by a high numerical-aperture lens // Opt. & Las. Techn. 2009. V. 41. P. 241-246.
  40. Beth R.A. Mechanical detection and measurement of the angular momentum of light // Phys. Rev. 1936. V. 50. P. 115-125.
  41. Holbourn A.H.S.Angular momentum of circularly polarized light // Nature (London). 1936. V. 137. P. 31.
  42. Allen L., Beijersbergen M.W., Spreeuw R.J.C., and Woerdman J.P. Orbital angular momentum of light and the transformation
    of Laguerre-Gaussian laser modes // Phys. Rev. A. 1992. V. 45. P. 8185-8189.
  43. Barnett S.M., Allen L. Orbital angular-mo­mentum and nonparaxial light-beams // Opt. Commun. 1994. V. 110. P. 670-678.
  44. Soskin M.S., Gorshkov V.N., Vasnetsov M.V., Malos J.T., and Heckenberg N.R. Topological charge and angular momentum of light beams carrying optical vortices // Phys. Rev. A. 1997. V. 56. P. 4064-4075.
  45. Richards B., Wolf E. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system // Proc. Royal Soc. A. 1959. V. 253. P. 358-379.
  46. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Специальные функции. М.: Наука. 1983.
  47. Franco G. Polarization basis for vortex beams // J. Opt. Soc. Am. A. 2001. V. 18. № 7. P. 1612-1617.
  48. Schwartz Ch., Dogariu A. Backscattered polarization patterns, optical vortices, and the angular momentum of light // Opt. Lett. 2006. V. 31. № 8. P. 1121-1123.
  49. Bokor N., Davidson N. A three dimensional dark focal spot uniformly surrounded by light // Opt. Commun. 2007. V. 279. P. 229-234.
  50. Grosjean T., Courjon D. Photopolymers as vectorial sensors of the electric field // Opt. Express. 2006. V. 14. № 6. P. 2203-2210.
  51. Xie X.S., Dunn R.C. Probing single molecule dynamics // Science. 1994. V. 265. P. 361-364.
  52. Beversluis M.R., Novotny L., and Stranick S.J. Programmable vector point-spread function engineering // Opt. Express. 2006. V. 14. P. 2650-2656.