Формирование поляризационно-неоднородных лазерных пучков высокого порядка на основе пучков с круговой поляризацией
Карпеев С.В., Хонина С.Н. , Казанский Н.Л., Моисеев О.Ю.

Аннотация:
Рассмотрен новый вариант применения разработанной ранее оптической системы для формирования поляризационно-неоднородного лазерного излучения, основанный на суммировании двух пучков с круговой поляризацией. Один из пучков поляризован по правому кругу, а другой - по левому, причём пучки имеют фазовые сингулярности противоположных знаков. Для получения парных цилиндрических пучков высокого порядка рассчитаны и изготовлены соответствующие Дифракционные оптические элементы (ДОЭ). Проведённые эксперименты показали улучшение качества формирования пучков.

Abstract:
We propose an improved version of the earlier developed optical arrangement for forming inhomogeneously polarized laser radiation on the basis of the sum of two circulary polarised beams. One of these beams has right circularly polarization, and another - left, besides these beams has the phase vortices of opposite signs. DOEs for generating higher-order cylindrical beams was calculated and fabricated. In the experiments, the quality of the resulting beams is shown to be improved.

Ключевые слова :
поляризационно-неоднородные пучки, круговая, радиальная и азимутальная поляризация, когерентная суперпозиция, дифракционные оптические элементы, оптические вихри, несущая частота, цилиндрические пучки высокого порядка.

Key words:
inhomogeneously polarized beams, circular, radial and azimuthal polarization, coherent superposition, diffractive optical elements, optical vortices, carrier frequency, higher-order cylindrical beams.

Литература:

  1. Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications // Advances in Optics and Photonics. - 2009. - V. 1. - P. 1-57.
  2. Tidwell, S.C. Generating radially polarized beams interferometrically / S.C. Tidwell, D.H. Ford and W.D. Ki­mura// Applied Optics. - 1990. - V. 29. - P. 2234-2239.
  3. Passilly, N. Simple interferometric technique for generation of a radially polarized light beam / N. Passilly, R. de Saint Denis, K. Ait-Ameur, F. Treussart, R. Hierle and J.?F. Roch, // J. Opt. Soc. Am. A. - 2005. - V. 22(5). - P. 984-991.
  4. Tidwell, S.C. Efficient radially polarized laser beam generation with a double interferometer / S.C. Tidwell, G.H. Kim and W.D. Kimura // Applied Optics. - 1993. - V. 32. - P. 5222-5229.
  5. Балалаев, С.А. Исследование возможности формирования гипергеометрических лазерных пучков методами дифракционной оптики / С.А. Балалаев, С.Н. Хо­нина, Р.В. Скиданов // Известия Самарского научного центра РАН. - 2008. - № 10(3). - С. 694-706.
  6. Niu, C.H. A new method for generating axially-symmetric and radially-polarized beams / C.H. Niu, B.Y. Gu, B.Z. Dong and Y. Zhang // J. Phys. D. - 2005. - 38. - P. 827-832.
  7. Карпеев, С.В. Оптическая схема для универсальной генерации и конверсии поляризационно-неоднородно­го лазерного излучения с использованием ДОЭ / С.В. Карпеев, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. - 2009. - Т. 33, № 3. - С. 261-267.
  8. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of inhomogeneously polarized laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Applied Optics. - 2010. - V. 49(10). - P.  1734-1738.
  9. Карпеев, С.В. Простой способ генерации поляризационно-неоднородного лазерного излучения, основанный на применении ДОЭ / С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, // Компьютерная оптика. - 2011. - Т. 34, № 1. - С. 54-62.
  10. Khonina, S.N. Generation of rotating Gauss-Laguerre modes with binary-phase diffractive optics / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, M. Honkanen, J. Lautanen, J. Turunen // Journal of Modern Optics. - 1999. - V. 46(2). - P. 227-238.
  11. Khonina, S.N. Generating a couple of rotating nondiffarcting beams using a binary-phase DOE / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, J. Lautanen, M. Honkanen, J. Turunen // Optik. - 1999. - V. 110(3). - P. 137-144.
  12. Котляр, В.В. Метод частичного кодирования для расчёта фазовых формирователей мод Гаусса-Эрмита / В.В. Котляр, С.Н. Хонина, В.А. Сойфер // Автометрия. - 1999. - № 6. - С. 74-83.
  13. Khonina, S.N. Encoded binary diffractive element to form hyper-geometric laser beams / S.N. Khonina, S.A. Bala­layev, R.V. Skidanov, V.V. Kotlyar, B. Paivanranta, J. Tu­runen // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. - 2009. - V. 11. - P. 065702-065708.
  14. Хонина, С.Н. Экспериментальное исследование дифракции линейно-поляризованного Гауссова пучка на бинарных микроаксиконах с периодом близким к длине волны / С.Н. Хонина, Д.В. Нестеренко, А.А. Моро­зов, Р.В. Скиданов, И.А. Пустовой, // Компьютерная оптика. - 2011. - Т. 35, № 1. - С. 11-21.
  15. Хонина, С.Н. Анализ возможности субволновой локализации света и углубления фокуса высокоапертурной фокусирующей системы при использовании вихревой фазовой функции пропускания / С.Н. Хонина, С.Г. Волотовский // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2010. - № 11. - С. 6-25.

References:

  1. Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications // Advances in Optics and Photonics. - 2009. - V. 1. - P. 1-57.
  2. Tidwell, S.C. Generating radially polarized beams interferometrically / S.C. Tidwell, D.H. Ford and W.D. Ki­mura// Applied Optics. - 1990. - V. 29. - P. 2234-2239.
  3. Passilly, N. Simple interferometric technique for generation of a radially polarized light beam / N. Passilly, R. de Saint Denis, K. Ait-Ameur, F. Treussart, R. Hierle and J.?F. Roch, // J. Opt. Soc. Am. A. - 2005. - V. 22(5). - P. 984-991.
  4. Tidwell, S.C. Efficient radially polarized laser beam generation with a double interferometer / S.C. Tidwell, G.H. Kim and W.D. Kimura // Applied Optics. - 1993. - V. 32. - P. 5222-5229.
  5. Balalaev, S.A. Investigation of possibility to form hypergeometric laser beams by methods of diffractive optics / S.A. Balalaev, S.N. Khonina, R.V. Skidanov// Izvest. SNC RAS. - 2008. - Vol. 10, N 3. - P. 694-706. - (In Russian).
  6. Niu, C.H. A new method for generating axially-symmetric and radially-polarized beams / C.H. Niu, B.Y. Gu, B.Z. Dong and Y. Zhang // J. Phys. D. - 2005. - V. 38. - P. 827-832.
  7. Karpeev, S.V. The optical scheme for universal generation and conversion of nonuniform polarized laser beams by means of DOEs / S.V. Karpeev, S.N. Khonina // Computer Optics. - 2009. - V. 33, N 3. - P. 261-267. - (In Russian).
  8. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of inhomogeneously polarized laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, // Applied Optics. - 2010. - V. 49(10). - P.  1734-1738.
  9. Karpeev, S.V. Simple technique of generation inhomogeneously polarized laser beams by means of DOEs / S.V. Karpeev, S.N. Khonina // Computer Optics. - 2011. - V. 34, N 1. - P. 54-62. - (In Russian).
  10. Khonina, S.N. Generation of rotating Gauss-Laguerre modes with binary-phase diffractive optics / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, M. Honkanen, J. Lautanen, J. Turunen // Journal of Modern Optics. - 1999. - V. 46(2). - P. 227-238.
  11. Khonina, S.N. Generating a couple of rotating nondiffarcting beams using a binary-phase DOE / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, J. Lautanen, M. Honkanen, J. Turunen // Optik. - 1999. - V. 110(3). - P. 137-144.
  12. Kotlyar, V.V. Method of partial coding for calculation of
    phase formers of Gauss-Hermite modes / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer // Avtometria. - 1999. - V. 6. - P. 74-83. - (In Rusian).
  13. Khonina, S.N. Encoded binary diffractive element to form hyper-geometric laser beams / S.N. Khonina, S.A. Bala­layev, R.V. Skidanov, V.V. Kotlyar, B. Paivanranta, J. Tu­runen // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. - 2009. - V. 11. - P. 065702-065708.
  14. Khonina, S.N. Experimental research of diffraction of an linearly-polarized Gaussian beam by binary microaxicon with the period close to wavelength / S.N. Khonina, D.V. Nesterenko, A.A. Morozov, R.V. Skidanov, I.A. Pus­tovoy // Computer Optics. - 2011. - V. 35, N 1. - P. 11-21. - (In Russian).
  15. Khonina, S.N. Possibility Analysis of Subwavelength Light Localization and Focus Extending for High-Aperture Focusing System Using Vortical Phase Transmission Function / S.N. Khonina, S.G. Volotovsky // Electromagnetic Waves and Elecronic Systems. - 2010. - N 11. - P. 6-25. - (In Russian).
© 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