Фокусировка непрерывного и импульсного лазерного излучения с помощью микросферы
Стафеев С.С., Козлова Е.С., Козлов Д.А., Морозов А.А., Котляр В.В.

Аннотация:
Рассмотрена фокусировка непрерывного и импульсного излучения с помощью полистироловой микросферы (микрошара) диаметром от 0,5 мкм до 5 мкм. Методом FDTD показано, что в обоих случаях при некоторых радиусах сферы возможно преодоление дифракционного предела. Моделирование с помощью программы FullWave показало, что при фокусировке микросферой с радиусом 2,5 мкм непрерывного лазерного излучения (плоская волна с длиной волны λ = 633 нм) наименьший диаметр фокуса, формируемого сферой, FWHM = (0,55 ± 0,08) λ, а при фокусировке импульса длиной 1,25 фс (λ = 633 нм) – FWHM = 0,54λ. Численные результаты, полученные с помощью программы FullWave, согласуются с результатами, полученными с помощью программы MEEP (FWHM = 0,60λ), и находятся в согласии с экспериментальными данными (FWHM = 0,60λ), полученными методом сканирующей ближнепольной оптической микроскопии.

Ключевые слова :
фотонная наноструя, FDTD-метод, сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия, фокусировка импульсного излучения.

Литература:

  1. Chen, Z. Photonic nanojet enhancement of backscattering of light by nanoparticles: a potential novel visible-light ultramicroscopy technique / Z. Chen, A. Taflove, V. Back­man // Opt. Exp. – 2004. – V. 12. – P. 1214.
  2. Li, X. Optical analysis of nanoparticles via enhanced backscattering facilitated by 3-D photonic nanojets / X. Li, Z. Chen, A. Taflove, V. Backman // Opt. Exp. – 2005. – V. 13. – P. 526.
  3. Ferrand, P. Direct imaging of photonic nanojets / P. Ferrand, J. Wenger, A. Devilez, M. Pianta, B. Stout, N. Bo­nod, E. Popov, H. Rigneault // Opt. Exp. – 2008. – V. 16. – P. 6930.
  4. Kim, M.-S. Engineering photonic nanojets / M.-S. Kim, T. Scharf, S. Mühlig, C. Rockstuhl, H.P. Herzig // Optics Express. – 2011. – V. 19. – P. 10206.
  5. McCloskey, D. Low divergence photonic nanojets from Si3N4 microdisks / D. McCloskey, J.J. Wang, J.F. Donegan // Optics Express. – 2012. – Vol. 20. – P. 128.
  6. Kong, S.-C. Quasi one-dimensional light beam generated by a graded-index microsphere/ S.-C. Kong, A. Taflove, V. Backman // Optics Express. – 2009. – V. 17. – P. 3722.
  7. Devilez, A. Three-dimensional subwavelength confinement of light with dielectric microspheres / A. Devilez, N. Bonod, J. Wenger, D. Gérard, B.S., H. Rigneault, E. Po­pov // Optics Express. – 2009. – V. 17. – P. 2089.
  8. Yi, K.J. Enhanced Raman scattering by self-assembled silica spherical microparticles / K.J. Yi, H. Wang, Y.F. Lu, Z.Y. Yang // J. Appl. Phys. – 2007. – V. 101. – P. 063528.
  9. Kong, S.-C. Photonic nanojet-enabled optical data storage / S.-C. Kong, A. Sahakian, A. Taflove, V. Backman // Opt. Exp. – 2008. – V. 16. – P. 13713.
  10. McLeod, E. Subwavelength direct-write nanopatterning using optically trapped microspheres / E. McLeod, C.B. Ar­nold // Nature Nanotechnology. – 2008. – V. 3. – P. 413.
  11. Wang, T. Subwavelength focusing by a microsphere array / T. Wang, C. Kuang, X. Hao, X. Liu // J. Opt. – 2011. – V. 13. – P. 035702.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20