(41-3) 07 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Субволновая фокусировка лазерного излучения с помощью зонной пластинки из хрома
Налимов А.Г., Стафеев С.С., Козлова Е.С., Котляр В.В., О'Фаолейн Л., Котляр М.В.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия,
Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,

Школа физики и астрономии, Университет Сент-Эндрюса, Великобритания

 PDF, 608 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-356-362

Страницы: 356-362.

Аннотация:
Проведено исследование характеристик фокусного пятна, формируемого зонной пластинкой диаметром 15 мкм из пленки хрома на стеклянной подложке и фокусным расстоянием в одну длину волны λ = 532 нм, в зависимости от высоты рельефа. Исследование показало, что высота рельефа 70 нм позволяет достичь оптимального соотношения размеров фокусного пятна по полуспаду интенсивности и максимальной интенсивности. С использованием сканирующего ближнепольного оптического микроскопа показано, что зонная пластинка с указанными параметрами фокусирует линейно поляризованный Гауссов пучок в эллиптическое пятно с размерами по полуспаду интенсивности вдоль декартовых координат FWHMx = 0,42λ и FWHMy = 0,64λ.

Ключевые слова:
амплитудная зонная пластинка, фазовая зонная пластинка, острая фокусировка, FDTD-метод, сканирующий ближнепольный оптический микроскоп.

Цитирование:
Налимов, А.Г. Субволновая фокусировка лазерного излучения с помощью зонной пластинки из хрома / А.Г. Налимов, С.С. Стафеев, Е.С. Козлова, В.В. Котляр, Лим О'Фаолейн, М.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 3. – С. 356-362. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-356-362.

Литература:

  1. Fu, Y. Hybrid Au-Ag subwavelength metallic structures with variant periods for superfocusing / Y. Fu, W. Zhou // Journal of Nanophotonics. – 2009. – Vol. 3, Issue 1. – 033504. – DOI: 10.1117/1.3159299.
  2. Fu, Y. Experimental study of plasmonic structures with variant periods for sub-wavelength focusing: analyses of characterization errors / Y. Fu, R.G. Mote, Q. Wang, W. Zhou // Journal of Modern Optics. – 2009. – Vol. 56, Issue 14. – P. 1550-1556. – DOI: 10.1080/09500340903180566.
  3. Mote, R.G. Experimental demonstration of near-field focusing of a phase micro-Fresnel zone plate (FZP) underlinearly polarized illumination / R.G. Mote, S.F. Yu, A. Kumar, W. Zhou, X.F. Li // Applied Physics B. – 2011. – Vol. 102, Issue 1. – P. 95-100. – DOI: 10.1007/s00340-010-4210-8.
  4. Mote, R.G. Subwavelength focusing behavior of high numerical-aperture phase Fresnel zone plates under various polarization states / R.G. Mote, S.F. Yu, W. Zhou, X.F. Li // Applied Physics Letters. – 2009. – Vol. 95, Issue 19. – 191113. – DOI: 10.1063/1.3263728.
  5. Fu, Y. Plasmonic microzone plate: Superfocusing at visible regime / Y. Fu, W. Zhou, L.E.N. Lim, C.L. Du, X.G. Luo // Applied Physics Letters. – 2007. – Vol. 91, Issue 6. – 061124. – DOI: 10.1063/1.2769942.
  6. Kotlyar, V.V. Analysis of the shape of a subwavelength focal spot for the linearly polarized light / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, Y. Liu, L. O’Faolain, A.A. Kovalev // Applied Optics. – 2013. – Vol. 52, Issue 3. – P. 330-339. – DOI: 10.1364/AO.52.000330.
  7. Stafeev, S.S. Subwavelength focusing of laser light by microoptics / S.S. Stafeev, V.V. Kotlyar, L. О’Faolain // Journal of Modern Optics. – 2013. – Vol. 60, Issue 13. – P. 1050-1059. – DOI: 10.1080/09500340.2013.831136.
  8. Wang, T. Experimental verification of the far-field subwavelength focusing with multiple concentric nanorings / T. Wang, X. Wang, C. Kuang, X. Hao, X. Liu // Applied Physics Letters. – 2010. – Vol. 97, Issue 23. – 231105. – DOI: 10.1063/1.3524825.
  9. Venugopalan, P. Focusing dual-wavelength surface plasmons to the same focal plane by a far-field plasmonic lens / P. Venugopalan, Q. Zhang, X. Li, L. Kuipers, M. Gu // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, Issue 19. – P. 5744-5747. – DOI: 10.1364/OL.39.005744.
  10. Chen, K.R. Beyond-limit light focusing in the intermediate zone / K.R. Chen, W.H. Chu, H.C. Fang, C.P. Liu, C.H. Hu­ang, H.C. Chui, C.H. Chuang, Y.L. Lo, C.Y. Lin, H.H. Hwung, A.Y.-G. Fuh // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 23. – P. 4497-4499. – DOI: 10.1364/OL.36.004497.
  11. Liu, Y. Far-field superfocusing with an optical fiber based surface plasmonic lens made of nanoscale concentric annular slits / Y. Liu, H. Xu, F. Stief, N. Zhitenev, M. Yu // Optics Express. – 2011. – Vol. 19, Issue 21. – P. 20233-20243. – DOI: 10.1364/OE.19.020233.
  12. Song, W. Near-field nanofocusing through a combination of plasmonic Bragg reflector and converging lens / W. Song, Z. Fang, S. Huang, F. Lin, X. Zhu // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, Issue 14. – P. 14762-14767. – DOI: 10.1364/O­E.18.014762.
  13. Feng, D. 3D confinement of the focal spot of plasmonic Fresnel zone plate lens using gold bowtie nanoantenna / D. Feng // Journal of the Optical Society of America A. – 2014. – Vol. 31, Issue 9. – P. 2070-2074. – DOI: 10.1364/JO­SAA.31.002070.
  14. Wang, H. Subwavelength light focusing of plasmonic lens with dielectric filled nanoslits structures / H. Wang, Y. Deng, J. He, P. Gao, N. Yao, C. Wang, X. Luo // Journal of Nanophotonics. – 2014. – Vol. 8, Issue 1. – 083079. – DOI: 10.1117/1.JNP.8.083079.
  15. Zhang, M. Three-dimensional nanoscale far-field focusing of radially polarized light by scattering the SPPs with an annular groove / M. Zhang, J. Du, H. Shi, S. Yin, L. Xia, B. Jia, M. Gu, C. Du // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, Issue 14. – P. 14664-14670. – DOI: 10.1364/OE.18.014664.
  16. Ji, J. Strong focusing of plasmonic lens with nanofinger and multiple concentric rings under radially polarized illumination / J. Ji, Y. Meng, L. Sun, X. Wu, J. Wang // Plasmonics. – 2015. – Vol. 11, Issue 1. – P. 23-27. – DOI: 10.1007/s11468-015-0015-2.
  17. Peng, R. Super-resolution long-depth focusing by radially polarized light irradiation through plasmonic lens in optical meso-field / R. Peng, X. Li, Z. Zhao, C. Wang, M. Hong, X. Luo // Plasmonics. – 2014. – Vol. 9, Issue 1. – P. 55-60. – DOI: 10.1007/s11468-013-9597-8.
  18. Козлова, Е.С. Сравнительное моделирование амплитудной и фазовой зонных пластинок / Е.С. Козлова, В.В. Котляр, А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 5. – С. 687-693. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-5-687-693.
  19. Couairon, A. Filamentation and damage in fused silica induced by tightly focused femtosecond laser pulses / A. Co­uairon, L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz // Physical Review B. – 2005. – Vol. 71, Issue 12. – 125435. – DOI: 10.1103/PhysRevB.71.125435.
  20. Rakic, A.D. Optical properties of metallic films for vertical-ca­vity optoelectronic devices / A.D. Rakic, A.B. Djurišic, J.M. Elazar, M.L. Majewski // Applied Optics. – 1998. – Vol. 37, Issue 22. – P. 5271-5283. – DOI: 10.1364/AO.37.005271.
  21. Vial, A. A new model of dispersion for metals leading to a more accurate modeling of plasmonic structures using the FDTD method / A. Vial, T. Laroche, M. Dridi, L. Le Cunff // Applied Physics A. – 2011. – Vol. 103, Issue 3. – P. 849-853. – DOI: 10.1007/s00339-010-6224-9.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20