Простой способ эффективного формирования различных бездифракционных лазерных пучков
Хонина С.Н.

Институт систем обработки изображений РАН,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ)

Аннотация:
Предложен простой в реализации энергетически эффективный способ формирования различных бездифракционных лазерных пучков, основанный на диафрагмировании вихревого кольцевого пространственного спектра, созданного фазовым дифракционным оптическим элементом или пространственным модулятором света.

Ключевые слова:
бездифракционные лазерные пучки, решения уравнения Гельмгольца, разложение по плоским волнам, пространственный спектр, спиральная фазовая пластинка, дифракционный аксикон.

Литература:

  1. Березный, А.Е. Бессель-оптика / А.Е. Березный [и др.] // Доклады АН СССР. – 1984. – №234 (4). – С. 802-805.
  2. Березный, А.Е. Бинарные элементы Бессель-оптики / А.Е. Березный, И.Н. Сисакян // Компьютерная оптика. – 1987. – Вып. 1. – С. 132-133.
  3. Durnin, J. Diffraction-free beams, / J. Durnin, J. J. Miceli, and J. H. Eberly // Phys. Rev. Lett. – 1987. – V. 58, N 15. – P. 1499-1501.
  4. Ziolkowski, R.W. Aperture realizations of exact solutions to homogeneous-wave equations, / R. W. Ziolkowski, I. M. Besieris, and A. M. Shaarawi // J. Opt. Soc. Am. A. – 1993. – V.10, N 1. – P. 75-87.
  5. Gutierrez-Vega, J.C. Alternative formulation for invariant optical fields: Mathieu beams / J. C. Gutierrez-Vega, M. D. Iturbe-Castillo, and S. Chavez-Cerda // Opt. Lett. – 2000. – V.25, N 20. – P. 1493–1495.
  6. Bandres, M.A. Parabolic nondiffracting optical wave fields, / M. A. Bandres, J. C. Gutierrez-Vega, and S. Chavez-Cerda // Opt. Lett. – 2004. – V. 29(1). – P. 44–46.
  7. Gutierrez-Vega, J.C. Helmholtz–Gauss waves, / J.C. Guti­errez-Vega and M. A. Bandres // J. Opt. Soc. Am. A. – V. 22, N 2. – P. 289-298.
  8. López-Mariscal, C. Observation of the experimental propagation properties of Helmholtz-Gauss beams / C. López-Mariscal, M. A. Bandres, J. C. Gutiérrez-Vega // Optical Engineering. – 2006. – V. 45(6). – P.068001-1 – 068001-8.
  9. Wang, K. Influence of the incident wave-front on intensity distribution of the nondiffracting beam used in large-scale measurement, / K. Wang, L. Zeng, and Ch. Yin // Opt. Commun. – 2003. – V. 216. – P. 99-103.
  10. Aruga, T. Nondiffracting narrow light beam with small atmospheric turbulence-influenced propagation / T. Aruga // Appl. Opt. – 1999. – V. 38(15). – P. 3152-3156.
  11. Lu, Jian-yu Diffraction-limited beams and their applications for ultrasonic imaging and tissue characterization, / Jian-yu Lu and J. F. Greenleaf // Proc. SPIE. –  V. 1733. – P. 92-119.
  12. Leitgeb, R.A. Extended focus depth for Fourier domain optical coherence microscopy / R.A. Leitgeb [and other] // Opt. Lett. – 2006. – V. 31, N 16. – P. 2450-2452.
  13. Lee, Kye-Sung Bessel beam spectral-domain high-resolution optical coherence tomography with micro-optic axicon providing extended focusing range, / Kye-Sung Lee and Jannick P. Rolland // Opt. Lett. – 2008. – V. 33, N 15. – P. 1696-1698.
  14. Lu, Jian-yu Producing deep depth of field and depth-independent resolution in NDE with limited diffraction beams / Jian-yu Lu, J. F. Greenleaf // Ultrason. Imag. – 1993. – V. 15, N 2. – P. 134-149.
  15. Lunazzi, José J. Photographing by means of a diffractive axicon, / José J. Lunazzi, Daniel S. F. Magalhães // XXIX ENFMC - Annals of Optics. – 2006. – P. 1-4.
  16. Lu, Jian-Yu Application of Bessel Beam for Doppler Velocity Estimation / Jian-Yu Lu [and other] // IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. – 1995. – V. 42, N 4. – P. 649-662.
  17. Arimoto, R. Imaging properties of axicon in a scanning optical system, / R. Arimoto [and other] // Appl. Opt. – 1992. – V. 31(31). – P. 6653-6657.
  18. Fortin, Mathieu Optical tests with Bessel beam interferometry / Mathieu Fortin, Michel Piché and Ermanno F. Borra // Optics Express. – 2004. – V. 12, N 24. – P. 5887-5895.
  19. Reichelt, Stephan Self-calibration of wavefront testing interferometers by use of diffractive elements / Stephan Reichelt, Hans Tiziani, and Hans Zappe // Proc. of SPIE. – V. 6292. – P. 629205.1-629205.10.
  20. Li, Dazhi Application of Nondiffracting Laser Beam to Laser Compton Scattering / Dazhi Li [and other] // Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY. – 2003. – V. 40, N 8. – P. 579–582.
  21. Garces-Chavez, V. Simultaneous micromanipulation in multiple planes using a self-reconstructing light beam / V. Garces-Chavez [and other] // Nature. – 2002. – V. 419. – P. 145-147.
  22. Hegner, Martin The light fantastic / Martin Hegner // Nature. – 2002. – V. 419. – P. 125-126.
  23. Arlt, J. Atom guiding along Laguerre-Gaussian and Bessel light beams. / J. Arlt, T. Hitomi, and K. Dholakia // Appl. Phys. B. – V. 71. – P. 549?554.
  24. Arlt, Jochen Optical dipole traps and atomic waveguides based on Bessel light beams / Jochen Arlt [and other] // Physical Review A. – V. 63. – P. 063602-1 – 063602-8.
  25. Tsampoula, X. Femtosecond cellular transfection using a nondiffracting light beam, / X. Tsampoula [and other] // Applied Physics Letters. – 2007. – V. 91. – P. 053902-1 - 053902-3.
  26. Cizmar, T. Generation of multiple Bessel beams for a biophotonics workstation / T. Cizmar [and other] // Optics Express. – 2008. – V. 16, N 18. – P. 14024-14035.
  27. Durnin, J. Exact solutions for nondiffracting beams. I. The scalar theory, / J. Durnin J. // Opt. Soc. Am. A. – 1987. – V. 4, N 4. – P. 651–654.
  28. McLeod, J.H. The axicon: a new type of optical element / J.H. McLeod // J.Opt. Soc. Am. – 1954. – V. 44. – P. 592-597.
  29. Vasara, A. Realization of general nondiffracting beams with computer-generated holograms / A. Vasara, J. Turunen, and A. T. Friberg // J. Opt. Soc. Am. A. – 1989. – V. 6. – P. 1748-1754.
  30. Котляр, B.В. “Винтовой" пространственный фазовый фильтр / B.В. Котляр, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. – 1992. – Вып. 12. – С. 61-65.
  31. Khonina, S.N. The phase rotor filter / S.N. Khonina [and other] // J. Mod. Opt. – 1992. – V. 39. – P. 1147–1154.
  32. Lopez-Mariscal, Carlos Production of high-order Bessel beams with a Mach–Zehnder interferometer / Carlos Lopez-Mariscal, Julio C. Gutierrez-Vega, and Sabino Cha­vez-Cerda // Applied Optics. – 2004. – V. 43, N 26. – P. 5060-5063.
  33. Hernández-Aranda, Raúl I. Theory of the unstable Bessel resonator / Raúl I. Hernández-Aranda, Sabino Chávez-Cerda, Julio C. Gutiérrez-Vega // J. Opt. Soc. Am. A. – 2005. – V. 22, N 9. – P. 1909-1917.
  34. Sochacki, Jacek Annular-aperture logarithmic axicon / Jacek Sochacki [and other] // J. Opt. Soc. Am. A. – 1993. – V. 10, N 8. – P. 1765-1768.
  35. Dong, Bi-Zhen Rigorous electromagnetic analysis of a microcylindrical axilens with long focal depth and high transverse resolution / Bi-Zhen Dong [and other] // J. Opt. Soc. Am. A. – 2001. –V. 18, N 7. – P. 1465-1470.
  36. Chattrapiban, Narupon Generation of nondiffracting Bessel beams by use of a spatial light modulator / Narupon Chattrapiban [and other] // Optics Letters. – 2003. – V. 28, N 22. – P. 2183-2185.
  37. Davis, Jeffrey A. Observation of accelerating parabolic beams / Jeffrey A. Davis [and other] // Optics Express. – 2008. – V. 16, N 17. – P. 12866-12871.
  38. Arlt, J. Generation of high-order Bessel beams by use of an axicon / J. Arlt, K. Dholakia // Optics Communications. – 2000. – V. 177. – P. 297–301.
  39. Lopez–Mariscal, Carlos Observation of parabolic nondiffracting optical fields / Carlos Lopez–Mariscal, Miguel A. Bandres, and Julio C. Gutierrez–Vega // Optics Express. – 2005. – V. 13, N 7. – P. 2364-2369.
  40. Котляр, В.В. Дифракция конической волны и гауссового пучка на спиральной фазовой пластинке / В.В. Котляр [и др.] // Компьютерная оптика. – 2005. – Вып. 28. – С. 29-36.
  41. Котляр, В.В. Дифракция плоской волны конечного радиуса на спиральной фазовой пластинке / В.В. Котляр [и др.] // Компьютерная оптика. – 2005. – Вып. 28. – С. 37-40.
  42. Kurzynowski, Piotr Generation of vortex-type markers in a one-wave setup / Piotr Kurzynowski and Monika Borwinska // Applied Optics. – 2007. – V. 46, N 5. – P. 676-679.
  43. Arrizón, Victor Periodic and quasi-periodic non-diffracting wave fields generated by superposition of multiple Bessel beams / Victor Arrizón [and other] // Optics Express. – 2007. – V. 15, N 25. – P. 16748-16753.
  44. Котляр, В.В. Кодирование дифракционных оптических элементов  методом  локального фазового скачка / В.В. Котляр [и др.] // Компьютерная оптика. – 1999. – Вып. 19. – С. 54-64.
  45. Alvarez-Elizondo, Martha B. Generation of Mathieu-Gauss modes with an axicon-based laser resonator / Martha B. Alvarez-Elizondo, Rodolfo Rodr?guez-Masegosa, and Julio C. Gutierrez-Vega // Optics Express. – 2008. –V. 16, N 23. – P. 18770-18775.
  46. Gutierrez-Vega, J.C. Experimental demonstration of optical Mathieu beams / J. C. Gutierrez-Vega [and other] // Opt. Commun. – 2001. – V. 195. – P. 35–40.

© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846 2) 332-56-22, факс: +7 (846 2) 332-56-20