Формирование осевого отрезка с уменьшенным поперечным размером для линейной поляризации освещающего пучка с помощью высокоапертурных бинарных аксиконов, не обладающих осевой симметрией
Хонина С.Н.

Аннотация:
На основе использования разложения по плоским волнам в модификации Мансурипура с учётом коэффициентов пропускания Френеля показана возможность формирования протяжённой световой нити с уменьшенным поперечным размером для линейной поляризации освещающего пучка с помощью высокоапертурных бинарных аксиконов, не обладающих осевой симметрией. Показано, что уширение центрального светового пятна, которое неизбежно возникает при линейной поляризации освещающего пучка в высокоапертурных системах, можно компенсировать за счёт нарушения осевой симметрии аксикона. Для этого используется асимметрия, позволяющая перераспределить осевой вклад различных компонент электрического вектора так, чтобы продольная компонента имела на оптической оси максимальной значение, а поперечная - минимальное. Рассмотрены различные типы аксиконов, позволяющие достигать этой цели.

Abstract:
Using plane wave expansion method in Mansuripur modification with Fresnel transmission coefficients the opportunity of axial light string formation with the reduced cross-section size for linear polarization of an illuminating beam is shown for high-aperture binary axicons without axial symmetry. It is shown, that widening of the central light spot which inevitably arises at linear polarization of an illuminating beam in high-aperture systems can be compensated due to breaking of axial symmetry of an axicon. For this purpose the asymmetry allowing to redistribute the axial contribution various a component of an electric vector is used so that a longitudinal component had on an optical axis maximal value, and cross-section component - minimal. Various types of axicons are considered allowing to reach this purpose.

Ключевые слова :
дифракционный аксикон, высокоапертурный оптический элемент, линейная поляризация, ширина светового пятна по полуспаду, асимметричный бинарный аксикон, сверхразрешение.

Key words:
diffractive axicon, high-aperture optical element, linear polarization, full width of a light spot at half of maximum, asymmetric binary axicon, the superresolution.

Литература:

  1. Kalosha, V.P. Toward the subdiffraction focusing limit of optical superresolution / V.P. Kalosha and I. Golub // Opt. Lett. - 2007. - V. 32. - P. 3540-3542.
  2. Хонина, С.Н. Фраксикон - дифракционный оптический элемент с конической фокальной областью / С.Н. Хонина, С.Г. Волотовский // Компьютерная оптика. - 2009. - Т. 33, № 4. - С. 401-411.
  3. Helseth, L.E. Roles of polarization, phase and amplitude in solid immersion lens system // Opt. Commun. - 2001. - V. 191. - P. 161-172
  4. Grosjean, T. Conical optics: the solution to con?ne light / T. Grosjean, F. Baida, and D. Courjon // APPLIED OPTICS. - 2007. - Vol. 46, No. 11. - P. 1994-2000.
  5. Котляр, В.В. Моделирование острой фокусировки радиально-поляризованной лазерной моды с помощью конического и бинарного микроаксиконов / В.В. Котляр, С.С. Стафеев // Компьютерная оптика. - 2009. - Т. 33, № 1. - С. 52-60.
  6. Хонина, С.Н. Алгоритмы быстрого расчёта дифракции радиально-вихревых лазерных полей на микроапертуре / С.Н. Хонина, А.В. Устинов, С.Г. Волотов­ский, М.А. Ананьин // Известия Самарского научного центра РАН. - 2010. - № 12(3). - С. 15-25.
  7. Grosjean, T. Photopolymers as vectorial sensors of the electric ?eld / T. Grosjean, D. Courjon // Opt. Express. - 2006. - Vol. 14, No. 6. - P. 2203-2210.
  8. Хонина, С.Н. Управление вкладом компонент векторного электрического поля в фокусе высокоапретурной линзы с помощью бинарных фазовых структур / С.Н. Хонина, С.Г. Волотовский // Компьютерная оптика. - 2010. - Т. 34, № 1. - С. 58-68.
  9. Хонина, С.Н. Расчёт дифракции линейно-поляри­зованного ограниченного пучка с постоянной интенсивностью на высокоапертурных бинарных микроаксиконах в ближней зоне / С.Н. Хонина, А.В. Устинов, С.Г. Волотовский, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика. 2010. - Т. 34, № 4. - С. 443-460.
  10. Mansuripur, M. Certain computational  aspects of vector diffraction problems / M. Mansuripur // J. Opt. Soc. Am. A. - 1989. - Vol. 6, No. 5. - P. 786-805.
  11. Zhang, Y. Vector propagation of radially polarized Gaussian beams diffracted by an axicon / Y. Zhang, L. Wang, C. Zheng // J. Opt. Soc. Am. A. - 2005. - Vol. 22, No. 11. - P. 2542-2546.

References:

  1. Kalosha, V.P. Toward the subdiffraction focusing limit of optical superresolution / V.P. Kalosha and I. Golub // Opt. Lett. - 2007. - V. 32. - P. 3540-3542.
  2. Khonina, S.N. Fracxicon - diffractive optical element with conical focal domain / S.N. Khonina, S.G. Volotovsky // Computer Optics. - 2009. - Vol. 33, No 4. - P. 401-411 - (in Russian).
  3. Helseth, L.E. Roles of polarization, phase and amplitude in solid immersion lens system / L.E. Helseth // Opt. Commun. - 2001. - V. 191. - P. 161-172
  4. Grosjean, T. Conical optics: the solution to con?ne light / T. Grosjean, F. Baida, and D. Courjon // APPLIED OPTICS. - 2007. - Vol. 46, No. 11. - P. 1994-2000.
  5. Kotlyar, V.V. Modeling sharp focus radially-polarized laser mode with conical and binary microaxicons / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev // Computer Optics. - 2009. - V. 33, N 1. - P. 52-60. - (in Russian).
  6. Khonina, S.N. Fast calculation algorithms for diffraction of radially-vortical laser fields on the microaperture / S.N. Khoni­na, A.V. Ustinov, S.G. Volotovsky, M.A. Ana­nin // Izvest. SNC RAS - 2010. - V. 12(3). - P. 15-25. - (in Russian).
  7. Grosjean, T. Photopolymers as vectorial sensors of the electric ?eld / T. Grosjean, D. Courjon // Opt. Express. - 2006. - Vol. 14, No. 6. - P. 2203-2210.
  8. Khonina, S.N. Control by contribution of components of vector electric field in focus of a high-aperture lens by means of binary phase structures / S.N. Khonina, S.G. Volotovsky // Computer Optics. - 2010. - Vol. 34, No. 1. - P. 58-68. - (in Russian).
  9. Khonina, S.N. Calculation of diffraction of the linearly-polarized limited beam with uniform intensity on high-aperture binary micro-axicons in a near zone / S.N. Kho­nina, A.V. Ustinov, S.G. Volotovsky, A.A. Kovalev // Computer Optics. - 2010. - Vol. 34, No. 4. - P. 433-460. - (in Russian).
  10. Mansuripur, M. Certain computational  aspects of vector diffraction problems / M. Mansuripur // J. Opt. Soc. Am. A. - 1989. - Vol. 6, No. 5. - P. 786-805.
  11. Zhang, Y. Vector propagation of radially polarized Gaussian beams diffracted by an axicon / Y. Zhang, L. Wang, C. Zheng // J. Opt. Soc. Am. A. - 2005. - Vol. 22, No. 11. - P. 2542-2546.
© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20