(43-5) 10 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Анализ характеристик параксиальных векторных Гауссовых пучков, влияющих на формирование микроструктур в азополимере

С.Н. Хонина1,2, С.И. Харитонов1,2, С.Г. Волотовский2, В.В. Подлипнов1,2, Н.А. Ивлиев1,2

1 ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,  
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151,
2 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

 PDF, 1466 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-5-780-788

Страницы: 780-788.

Аннотация:
В работе рассмотрены параксиальные лазерные Гауссовы пучки с различной поляризацией и их характеристики, такие как вектор Пойнтинга, градиентная сила, плотность силы, важные для оценки воздействия излучения на вещество. Проведён анализ рассматриваемых характеристик лазерного излучения с точки зрения формирования фотоиндуцированного микрорельефа в плёнке азополимера.

Ключевые слова:
векторные пучки, Гауссов пучок, оптические силы, оптическая запись материалов, азополимер, азохромофор, фотоизомеризация, фотомиграция, поверхностные микроструктуры.

Цитирование:
Хонина, С.Н. Анализ характеристик параксиальных векторных Гауссовых пучков, влияющих на формирование микроструктур в азополимере / С.Н. Хонина, С.И. Харитонов, С.Г. Волотовский, В.В. Подлипнов, Н.А. Ивлиев // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 5. – С. 780-788. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-5-780-788.

Благодарности:
Данная работа была выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 18-07-01470) в части формиро-вания структуры на поверхности азополимера и моделирования оптических сил векторных пучков Гаусса, а так же Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (соглашение № 007-ГЗ/Ч3363/26).

Литература:
  1. Ashkin, A. Acceleration and trapping of particles by radiation pressure / A. Ashkin // Physical Review Letters. – 1970. – Vol. 24, Issue 4. – P. 156-159. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.24.156.
  2. Ashkin, A. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles / A. Ashkin, J.M. Dziedzic, J.E. Bjorkholm, S. Chu // Optics Letters. – 1986. – Vol. 11, Issue 5. – P. 288-290. – DOI: 10.1364/OL.11.000288.
  3. Svoboda, K. Optical trapping of metallic Rayleigh particles / K. Svoboda, S.M. Block // Optics Letters. – 1994. – Vol. 19, Issue 13. – P. 930-932.
  4. Nieminen, T.A. Calculation and optical measurement of laser trapping forces on non-spherical particles / T.A. Nieminen, H. Rubinsztein-Dunlop, N.R. Heckenberg // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. – 2001. – Vol. 70, Issues 4-6. – P. 627-637.
  5. Khonina, S.N. Rotation of microparticles with Bessel beams generated by diffractive elements / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Simonen, J. Turunen // Journal of Modern Optics. – 2004. – Vol. 51, Issue 14. – P. 2167-2184.
  6. Dienerowitz, M. Optical manipulation of nanoparticles: a review / M. Dienerowitz, M. Mazilu, K. Dholakia // Journal of Nanophotonics. – 2008. – Vol. 2, Issue 1. – 021875. – DOI: 10.1117/1.2992045.
  7. Maragò, O.M. Optical trapping and manipulation of nanostructures / O.M. Maragò, H.J. Philip, G.G. Pietro, V. Giovanni, C.F. Andrea // Nature Nanotechnology. – 2013. – Vol. 8. – P. 807-819.
  8. Gao, D. Optical manipulation from the microscale to the nanoscale: fundamentals, advances and prospects / D. Gao [et al.] // Light: Science & Applications. – 2017. – Vol. 6. – e17039.
  9. Bradac, C. Nanoscale optical trapping: A review. Advanced / C. Bradac // Optical Materials. – 2018. – Vol. 6, Issue 12. – 1800005. – DOI: 10.1002/adom.201800005.
  10. Gregson, V. Laser material processing / V. Gregson. – Holland: Holland Publishing Company, 1984.
  11. Steen, W.M. Laser material processing / W.M. Steen. – 3rd ed. – London: Springer, 2003.
  12. Sun, H.-B. Two-photon photopolymerization and 3D lithographic microfabrication / H.-B. Sun, S. Kawata // Advances in Polymer Science. – 2004. – Vol. 170. – P. 169-273.
  13. Ion, J.C. Laser processing of engineering materials: Principles, procedure and industrial applications / J.C. Ion. – Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005.
  14. Meier, M. Material processing with pulsed radially and azimuthally polarized laser radiation / M. Meier, V. Romano, T. Feurer // Applied Physics A. – 2007. – Vol. 86. – P. 329-334.
  15. Cheng, J. A review of ultrafast laser materials micromachining / J. Cheng, C. Liu, S. Shang, D. Liu, W. Perrie, G. Dearden, K. Watkins // Optics and Laser Technology. – 2013. – Vol. 46. – P. 88-102.
  16. Zayarny, D.A. Nanoscale boiling during single-shot femtosecond laser ablation of thin gold films / D.A. Zayarny, A.A. Ionin, S.I. Kudryashov, S.V. Makarov, A.A. Rudenko, S.G. Bezhanov, S.A. Uryupin, A.P. Kanavin, V.I. Emel’yanov, S.V. Alferov, S.N. Khonina, S.V. Karpeev, A.A. Kuchmizhak, O.B. Vitrik, Yu.N. Kulchin // JETP Letters. – 2015. – Vol. 101, Issue 6, – P. 394-397. – DOI: 10.1134/S0021364015060132.
  17. Eismann, J.S. Exciting a chiral dipole moment in an achiral nanostructure / J.S. Eismann, M. Neugebauer, P. Banzer // Optica. – 2018. – Vol. 5, Issue 8. – P. 954-959. – DOI: 10.1364/OPTICA.5.000954.
  18. Подлипнов, В.В. Исследование фотоиндуцированного формирования микроструктур на поверхности карбазолсодержащего азополимера в зависимости от плотности мощности освещающего пучка / В.В. Подлипнов, Н.А. Ивлиев, С.Н. Хонина, Д.В. Нестеренко, В.С. Васильев, Е.А. Акимова // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 5. – С. 779-785.
  19. Keller, W.J. Physics of picosecond pulse laser ablation / W.J. Keller, N. Shen, A.M. Rubenchik, S. Ly, R. Negres, R.N. Raman, J.-H. Yoo, G. Guss, J.S. Stolken, M.J. Matthews, J.D. Bude // Journal of Applied Physics. – 2019. – Vol. 125. – 085103. – DOI: 10.1063/1.5080628.
  20. Gordon, J.P. Radiation forces and momenta in dielectric media / J.P. Gordon // Physical Review A. – 1973. – Vol. 8, Issue 1. – P. 14-21.
  21. Ashkin, A. Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime / A. Ashkin // Biophysical Journal. – 1992. – Vol. 61. – P. 569-582.
  22. Harada, Y. Radiation forces on a dielectric sphere in the Rayleigh scattering regime / Y. Harada, T. Asakura // Optics Communications. – 1996. – Vol. 124, Issues 5-6. – P. 529-541.
  23. 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.
  24. Bian, S. Photoinduced surface deformations on azobenzene polymer films / S. Bian, J.M. Williams, D.Y. Kim, L. Li, S. Balasubramanian, J. Kumar, S. Tripathy // Journal of Applied Physics. – 1999. – Vol. 86, Issue 8. – P. 4498-4508. – DOI: 10.1063/1.371393.
  25. Hnatovsky, C. Polarization-dependent ablation of silicon using tightly focused femtosecond laser vortex pulses / C. Hnatovsky, V.G. Shvedov, N. Shostka, A.V. Rode, W. Krolikowski // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 2. – P. 226-228.
  26. Meshalkin, A. Direct photoinduced surface relief formation in carbazole-based azopolymer using polarization holographic recording / A. Meshalkin, S. Robu, E. Achimova, A. Prisacar, D. Shepel, V. Abaskin, G. Triduh // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. – 2016. – Vol. 18, Issues 9-10. – P. 763-768.
  27. Chaumet, P.C. Time-averaged total force on a dipolar sphere in an electromagnetic field / P.C. Chaumet, M. Nieto-Vesperinas // Optics Letters. – 2000. – Vol. 25. – P. 1065-1067.
  28. Mishchenko, M.I. Radiation force caused by scattering, absorption, and emission of light by nonspherical particles / M.I. Mishchenko // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. – 2001. – Vol. 70. – P. 811-816.
  29. Moine, O. Optical force calculations in arbitrary beams by use of the vector addition theorem / O. Moine, B. Stout // Journal of the Optical Society of America B. – 2005. – Vol. 22, Issue 8. – P. 1620-1631.
  30. Wong, V. Explicit computation of gradient and nongradient contributions to optical forces in the discrete-dipole approximation / V. Wong, M.A. Ratner. // Journal of the Optical Society of America B. – 2006. – Vol. 23. – P. 1801-1814.
  31. Wong, V. Gradient and nongradient contributions to plasmon-enhanced optical forces on silver nanoparticles / V. Wong, M.A. Ratner / Physical Review B. – 2006. – Vol. 73, Issue 7. – 075416.
  32. Albaladejo, S. Scattering forces from the curl of the spin angular momentum of a light field / S. Albaladejo, M.I. Marqués, M. Laroche, J.J. Sáenz // Physical Review Letters. – 2009. – Vol. 102, Issue 11. – 113602.
  33. Sekkat, Z. Photoinduced orientation of azo dyes in polymeric films. Characterization of molecular angular mobility / Z. Sekkat, M. Dumont // Synthetic Metals. – 1993. – Vol. 54, Issues 1-3. – P. 373-381.
  34. Dumont, M. Photoinduced orientational order in dyedoped amorphous polymeric films / M. Dumont // Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology. Section A. Molecular Crystals and Liquid Crystals. – 1996 – Vol. 282, Issue 1. – P. 437-450. – DOI: 10.1080/10587259608037597.
  35. Ishitobi, H. The anisotropic nanomovement of azo-polymers / H. Ishitobi, M. Tanabe, Z. Sekkat, S. Kawata //. Optics Express. – 2007. – Vol. 15, Issue 2. – P. 652-659.
  36. Симонов, А.Н. Динамика фотоиндуцированных процессов в плёнках азосодержащих жидкокристиллических полимеров / А.Н. Симонов, А.В. Ларичев // Квантовая электроника – 1999. – Т. 28, № 1. – P. 87-91.

 

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