Аннотация:
Исследуется пространственное распределение интенсивности остросфокусированного пучка Гаусса–Лагерра в зависимости от состояния однородной (линейной и круговой) поляризации и порядка вихревой фазы. Показано, что наибольшее влияние состояние поляризации оказывает на продольную компоненту электрического вектора светового поля. Наибольшее визуальное различие в картине общей интенсивности в зависимости от поляризации наблюдается при использовании вихревой фазы первого порядка. Использование аксикона позволяет усилить фокусировку по сравнению с апланатическим объективом.

Ключевые слова :
острая фокусировка, пучки Гаусса–Лагерра, оптические вихри, аксикон.

Цитирование:
Савельев, Д.А. Особенности острой фокусировки вихревых пучков Гаусса–Лагерра / Д.А. Савельев, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 5. – С. 654-662. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-5-654-662.

Литература:

1. Ganic, D. Focusing of doughnut laser beams by a high numerical-aperture objective in free space / D. Ganic, X. Gan, M. Gu // Optics Express. – 2003. – Vol. 11. – P. 2747.
2. Zhang, Z. Distribution of phase and orbital angular momentum of tightly focused vortex beams / Z. Zhang, J. Pu, X. Wang // Optical Engineering. – 2008. – Vol. 47. – P. 068001.
3. Khonina, S.N. Controlling the contribution of the electric ?eld components to the focus of a high-aperture lens using binary phase structures / S.N. Khonina, S.G. Volotovsky // Journal of the Optical Society of America A. – 2010. – Vol. 27, Issue 10. – P. 2188-2197.
4. Khonina, S.N. Optimization of focusing of linearly polarized light / S.N. Khonina, I. Golub // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 3. – P. 352-354.
5. Khonina, S.N. Vortex phase transmission function as a factor to reduce the focal spot of high-aperture focusing system / S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy, S.G. Volotovsky // Journal of Modern Optics. – 2011. – Vol. 58, Issue 9. – P. 748-760.
6. Chen, Z. Tight focusing properties of linearly polarized Gaussian beam with a pair of vortices / Z. Chen, J. Pu, D. Zhao // Physics Letters A. – 2011. – Vol. 375, Issue 32. – P. 2958-2963.
7. Huang, K. Vector-vortex Bessel–Gauss beams and their tightly focusing properties / K. Huang, P. Shi, G. Cao, K. Li, X. Zhang, Y. Li // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36. – P. 888.
8. Khonina, S.N. Simple phase optical elements for narrowing of a focal spot in high-numerical-aperture conditions / S.N. Khonina // Optical Engineering. – 2013. – Vol. 52(9). – P. 91711 (7pp).
9. Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications / Q. Zhan // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1. – P. 1-57.
10. Hell, S.W. Breaking the diffraction resolution limit by stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy / S.W. Hell, J. Wichmann // Optics Letters. – 1994. – Vol. 19. – P. 780-782.
11. Niziev, V.G. Influence of beam polarization on laser cutting efficiency / V.G. Niziev, A.V. Nesterov // Journal of Physics D: Applied Physics. – 1999. – Vol. 32. – P. 1455-1461.
12. Salamin, Y.I. Electron acceleration by a tightly focused laser beam / Y.I. Salamin, C.H. Keitel // Physical Review Letters. – 2002. – Vol. 88(9). – P. 095005 (4pp).
13. Westphal, V. Nanoscale resolution in the focal plane of an optical microscope / V. Westphal, S.W. Hell // Physical Review Letters. – 2005. – Vol. 94. – P. 143903.
14. Khonina, S.N. How low can STED go? Comparison of different write-erase beam combinations for stimulated emission depletion microscopy / S.N. Khonina, I. Golub // Journal of the Optical Society of America A. – 2012. – Vol. 29(10). – P. 2242-2246.
15. 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.
16. 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.
17. Сойфер, В.А. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порожденные дифракционной оптикой / В.А. Сойфер, В.В. Котляр, С.Н. Хонина // Физика элементарных частиц и атомного ядра. – 2004. – Т. 35, № 6. – С. 1368-1432.
18. Simpson, N.B. Mechanical equivalence of spin and orbital angular momentum of light: an optical spanner / N.B. Simpson, K. Dholakia, L. Allen, M.J. Padgett // Optics Letters. – 1997. – Vol. 22(1). – P. 52-54.
19. Dennis, M.R. Singular optics: optical vortices and polarization singularities / M.R. Dennis, K. O’Holleran, M.J. Padgett // Progress in Optics. – 2009. – Vol. 53. – P. 293-363.
20. Holbourn, A.H.S. Angular momentum of circularly polarized light / A.H.S. Holbourn // Nature. – 1936. – Vol. 137(3453). – P. 31.
21. Allen, L. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre–Gaussian laser modes / L. Allen, M.W. Beijersbergen, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman // Physical Review A. – 1992. – Vol. 45(11). – P. 8185-8189.
22. Soskin, M. Singular optics / M. Soskin, M.V. Vasnetsov // Progress in Optics. – 2001. – Vol. 42. – P. 219.
23. Khonina, S.N. Vortex phase elements as detectors of polarization state / S.N. Khonina, D.A. Savelyev, N.L. Kazanskiy // Optics Express. – 2015. – Vol. 23(14). – P. 17845-17859.
24. Oskooi, A.F. Meep: a flexible free-software package for electromagnetic simulations by the FDTD method / A.F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J.D. Jo­annopoulos, and S.G. Johnson // Computer Physics Communications. – 2010. – Vol. 181, Issue 3. – P. 687-702.
25. Савельев, Д.А. Максимизация продольной электрической компоненты при дифракции на бинарном аксиконе линейно-поляризованного излучения / Д.А. Савельев, С.Н. Хони­на // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 4. – С. 511-517.
26. Хонина, С.Н. Высокоапертурные бинарные аксиконы для формирования продольной компоненты электрического поля на оптической оси при линейной и круговой поляризации освещающего пучка / С.Н. Хонина, Д.А. Савельев // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. – 2013. – Т. 144, № 4. – С. 718-726.
27. Khonina, S.N. A longitudinally polarized beam generated by a binary axicon / S.N. Khonina, S.A. Degtyarev // Journal of Russian Laser Research. – 2015. – Vol. 36(2). – P. 151-161.

---

© 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