Преобразователь лазерных пучков с круговой поляризацией в цилиндрические векторные пучки на основе анизотропных кристаллов
Паранин В.Д., Карпеев С.В., Краснов A.П.

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ), Самара, Россия,

Институт систем обработки изображений РАН, Самара, Россия

Аннотация:
Разработана оптическая система для преобразования лазерных пучков с круговой поляризацией в цилиндрические векторные пучки на основе анизотропных кристаллов. Проведены экспериментальные исследования качества формирования пучков как по поляризационным, так и по структурным характеристикам. Исследования показали различия в формировании азимутальной и радиальной поляризаций для Гауссовых мод и пучков Бесселя. Установлены границы изменения параметров оптической системы для формирования различных типов поляризаций с различными амплитудно-фазовыми распределениями.

Ключевые слова :
дифракционная оптика, двулучепреломляющий кристалл, цилиндрические векторные пучки, азимутальная поляризация, радиальная поляризация, модовые лазерные пучки высокого порядка.

Цитирование:
Паранин, В.Д. Преобразователь лазерных пучков с круговой поляризацией в цилиндрические векторные пучки на основе анизотропных кристаллов / В.Д. Па­ра­нин, С.В. Карпеев, A.П. Краснов // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 5. – С. 644-653. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-5-644-653.

Литература:

  1. Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications / Q. Zhan // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1. – P. 1-57.
  2. Oron, R. The formation of laser beams with pure azimuthal or radial polarization / R. Oron, S. Blit, N. Davidson, A.A. Friesem // Applied Physics Letters. – 2000. – Vol. 77, Issue 21. – P. 3322-3324.
  3. Machavariani, G. Birefringence-induced bifocusing for selection of radially or azimuthally polarized laser modes / G. Machavariani, Y. Lumer, I. Moshe, A. Meir, S. Jackel, N. Davidson // Applied Optics. – 2007. – Vol. 46. – P. 3304-3310.
  4. Yonezawa, K. Compact laser with radial polarization using birefringent laser medium / K. Yonezawa, Y. Kozawa, S. Sato // Japanese Journal of Applied Physics. – 2007. – Vol. 46. – P. 5160-5163.
  5. Machavariani, G. Birefringence-induced bifocusing for selection of radially or azimuthally polarized laser modes / G. Machavariani, Y. Lumer, I. Moshe, A. Meir, S. Jackel, N. Davidson // Applied Optics. – 2007. – Vol. 46. – P. 3304-3310.
  6. Tidwell, S.C. Generating radially polarized beams interferometrically / S.C. Tidwell, D.H. Ford, W.D. Kimura // Applied Optics. – 1990. – Vol. 29. – P. 2234-2239.
  7. Passilly, N. Simple interferometric technique for generation of a radially polarized light beam / N. Passilly, R. de Saint Denis, K. Aït-Ameur, F. Treussart, R. Hierle, J.-F. Roch // Journal of the Optical Society of America A. – 2005. – Vol. 22, Issue 5. – P. 984-991.
  8. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of in homogeneously polarized laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Applied Optics. – 2010. – Vol. 49, Issue 10. – P. 1734-1738.
  9. Venkatakrishnan, K. Generation of radially polarized beam for laser micromachining / K. Venkatakrishnan, B. Tan // Journal of Laser Micro / Nanoengineering. – 2012. – Vol. 7, Issue 3. – P. 274-278.
  10. Fadeyeva, T. Natural shaping of the cylindrically polarized beams / T. Fadeyeva, V. Shvedov, N. Shostka, C. Alexeyev, A. Volyar // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, Issue 22. – P. 3787-3789.
  11. Loussert, C. Efficient scalar and vectorial singular beam shaping using homogeneous anisotropic media / C. Loussert, E. Brasselet // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, Issue 1. – P. 7-9.
  12. Fadeyeva, T.A. Spatially engineered polarization states and optical vortices in uniaxial crystals / T.A. Fadeyeva, V.G. Shvedov, Y.V. Izdebskaya, A.V. Volyar, E. Brasselet, D.N. Neshev, A.S. Desyatnikov, W. Krolikowski, Y.S. Kivshar // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, Issue 10. – P. 10848-10863.
  13. Хонина, С.Н. Особенности непараксиального распространения гауссовых и бесселевых мод вдоль оси кристалла / С.Н. Хонина, С.Г. Волотовский, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 3. – С. 297-306.
  14. Kozawa, Y. Sharper focal spot formed by higher-order radially polarized laser beams / Y. Kozawa, S. Sato // Journal of the Optical Society of America A. – 2007. – Vol. 24. – P. 1793-1798.
  15. Khonina, S.N. Strengthening the longitudinal component of the sharply focused electric field by means of higher-order laser beams / S.N. Khonina, S.V. Alferov, S.V. Karpeev // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38, Issue 17. – P. 3223-3226.
  16. Tian, B. Tight focusing of a double-ring-shaped, azimuthally polarized beam / B. Tian, J. Pu // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 11. – P. 2014-2016.
  17. Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements / V.A. Soifer, V.V. Kotlyar, N.L. Kazanskiy, L.L. Doskolovich, S.I. Kharitonov, S.N. Khonina, V.S. Pavelyev, R.V. Skidanov, A.V. Volkov, D.L. Golovashkin, V.S. Solovyev, G.V. Usplenyev; ed. by V.A. Soifer. – New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002. – 765 p.
  18. Computer Design of Diffractive Optics / D.L. Golovashkin, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.S. Pavelyev, S.N. Khonina, R.V. Skidanov; ed. by V.A. Soifer. – Cambridge: Woodhead Publishing Limited. – 2012. – 896 p.
  19. Khonina, S.N. Generating inhomogeneously polarized higher-order laser beams by use of DOEs beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Journal of the Optical Society of America A. – 2011. – Vol. 28, Issue 10. – P. 2115-2123.
  20. Khonina, S.N. Polarization converter for higher-order laser beams using a single binary diffractive optical element as beam splitter / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 12. – P. 2385-2387.
  21. Khonina, S.N. Generation of cylindrical vector beams of high orders using uniaxial crystals / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov, V.A. Soifer // Journal of Optics. – 2015. – Vol. 17(6). – P. 065001-065011.
  22. Tidwell, S.C. Generating radially polarized beams interferometrically / S.C. Tidwell, D.H. Ford, W.D. Kimura // Applied Optics. – 1990. – Vol. 29. – P. 2234-2239.
  23. Khonina, S.N. Generating inhomogeneously polarized higher-order laser beams by use of DOEs beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Journal of the Optical Society of America A. – 2011. – Vol. 28, Issue 10. – P. 2115-2123.
  24. Khonina, S.N. Polarization converter for higher-order laser beams using a single binary diffractive optical element as beam splitter / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 12. – P. 2385-2387.
  25. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of in homogeneously polarized laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Applied Optics. – 2010. – Vol. 49, Issue 10. – P. 1734-1738.
  26. Khonina, S.N. An analog of the Rayleigh-Sommerfeld integral for anisotropic and gyrotropic media / S.N. Khonina, S.I. Kharitonov // Journal of Modern Optics. – 2013. – Vol. 60, Issue 10. – P. 814-822.
  27. Prudnikov, A.P. Integrals and Series. Volume 2: Special Functions / A.P. Prudnikov, Yu.A. Brychkov, O.I. Marichev. – CRC Press, 1998. – 750 p.
© 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