(43-6) 23 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Управление поперечно-модовой и поляризационной структурой терагерцовых когерентных пучков

В.С. Павельев1,2, Ю.Ю. Чопорова2,3,4, Н.Д. Осинцева3,4, К.Н. Тукмаков1,2, Б.А. Князев2,3,4

1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34,
2 ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151,
3 Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, 630090, Россия, Новосибирск,
4 Новосибирский государственный университет, 630090, Россия Новосибирск

 PDF, 1290 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1103-1108

Страницы: 1103-1108.

Аннотация:
Исследована возможность формирования многомодовых когерентных пучков терагерцового диапазона с заданным поперечно-модовым составом, а также терагерцовых векторно-поляризованных пучков с помощью комбинаций элементов кремниевой дифракционной оптики, формирующих одномодовые пучки из освещающего пучка терагерцового лазера на свободных электронах.

Ключевые слова:
дифракционный оптический элемент, лазер на свободных электронах, терагерцовое излучение, моды Гаусса–Эрмита.

Цитирование:
Павельев, В.С. Управление поперечно-модовой и поляризационной структурой терагерцовых когерентных пучков / В.С. Павельев, Ю.Ю. Чопорова, Н.Д. Осинцева, К.Н. Тукмаков, Б.А. Князев // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 6. – С. 1103-1108. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1103-1108.

Благодарности:
Работа выполнена при поддержке  гранта РНФ (грант № 19-72-20202) в части постановки эксперимента по формированию многомодовых пучков, состоящих из мод с одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку топологическими зарядами, и при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части  экспериментального исследования структуры векторных пучков. Эксперимент выполнен в ИЯФ СО РАН с использованием оборудования ЦКП «СЦСТИ» на базе УНУ «Новосибирский ЛСЭ».

Литература:
  1. Kulipanov, G.N. Novosibirsk free electron laser–facility description and recent experiments / G.N. Kulipanov, [et al.] // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. – 2015. – Vol. 5, Issue 5. – P. 798-809.
  2. Glyavin, M.Yu. Development and applications of THz gyrotrons / M.Yu. Glyavin // EPJ Web of Conferences. – 2017. – Vol. 149. – 01008.
  3. Bubnov, G.M. Data rates of SubTHz wireless telecommunication channels / G.M. Bubnov, I.V. Lesnov, V.F. Vdovin // EPJ Web of Conferences. – 2017. – Vol. 149. – 02012.
  4. Кулипанов, Г.Н. Экспериментальные исследования взаимодействия терагерцового излучения новосибирского лазера на свободных электронах с водным аэрозолем / Г.Н. Кулипанов, А.А. Лисенко, Г.Г. Матвиенко, В.К. Ош­ла­ков, В.В. Кубарев, Е.Н. Чесноков, С.В. Бабченко // Оптика атмосферы и океана. – 2014. – Т. 27, № 12. – С. 1070-1073.
  5. Choporova, Yu.Yu. High-power Bessel beams with orbital angular momentum in the terahertz range / Yu.Yu. Choporova, B.A. Knyazev, G.N. Kulipanov, V.S. Pavelyev, M.A. Scheglov, N.A. Vinokurov, B.O. Volodkin, V.N. Zhabin // Physical Review A. – 2017. – Vol. 96, Issue 2. – 023846. – DOI: 10.1103/PhysRevA.96.023846.
  6. Sobolev, D.I. Polarization-dependent TE11-to-TE11/TE01 waveguide mode converter for transmission line mode switching / D.I. Sobolev, G.G. Denisov, A.G. Eremeev, V.V. Holoptsev, A.I. Tsvetkov // EPJ Web of Conferences. – 2017. – Vol. 149. – 04017.
  7. Агафонов, А.Н. Управление поперечно-модовым составом терагерцового лазерного излучения с помощью элементов бинарной кремниевой оптики / А.Н. Агафонов, Б.О. Володкин, А.К. Кавеев, Б.А. Князев, Г.И. Кропотов, В.С. Павельев, К.Н. Тукмаков, Ю.Ю. Чопорова // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 4. – С. 763-769.
  8. Pavelyev, V.S. Terahertz optical elements for control of high-power laser irradiation / V.S. Pavelyev, A.N. Agafonov, B.O. Volodkin, K.N. Tukmakov, B.A. Knyazev, Yu.Yu. Choporova // EPJ Web of Conferences. – 2018. – Vol. 195. – 07006.
  9. Golub, M.A. An experimental-study into the power distribution over transverse-modes in a fiber-optic waveguide with the use of spatial filters / M.A. Golub, S.V. Karpeev, S.G. Krivoshlykov, A.M. Prokhorov, I.N. Sisakyan, V.A. Soifer // Kvantovaya Elektronika. – 1984. – Vol. 11, Issue 9. – P. 1869-1871.
  10. Агафонов, А.Н. Кремниевая оптика для фокусировки лазерного излучения терагерцового диапазона в заданные двумерные области / А.Н. Агафонов, Б.О. Володкин, С.Г. Волотовский, А.К. Кавеев, Б.А. Князев, Г.И. Кропотов, В.С. Павельев, К.Н. Тукмаков, Е.В. Цыганкова, Д.И. Цыпишка, Ю.Ю. Чопорова // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 4. – С. 464-470.
  11. Agafonov, A.N. Silicon diffractive optical elements for high-power monochromatic terahertz radiation / A.N. Agafonov, B.O. Volodkin, A.K. Kaveev, B.A. Knyazev, G.I. Kropotov, V.S. Pavel’ev, V.A. Soifer, K.N. Tukmakov, E.V. Tsygankova, Yu.Yu. Choporova // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. – 2013. – Vol. 49, Issue 2. – Vol. 189-195. – DOI: 10.3103/S875669901302012X.
  12. Golub, M.A. Spatial filter investigation of the distribution of power between transverse modes in a fiber waveguide / M.A. Golub, S.V. Karpeev, S.G. Krivoshlykov, A.M. Prokhorov, I.N. Sisakyan, V.A. Soifer // Soviet Journal of Quantum Electronics. – 1984. – Vol. 14, Issue 9. – P. 1255-1256. – DOI: 10.1070/QE1984v014n09ABEH006201.
  13. Дифракционная компьютерная оптика / Д.Л. Головашкин, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.В. Котляр, В.С. Павельев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина; под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2007. – 736 с. – ISBN: 5-9221-0845-4
  14. Golub, M.A. Spatial phase filters matched to transverse modes / M.A. Golub, S.V. Karpeev, N.L. Kazanskiĭ, A.V. Mirzov, I.N. Sisakyan, V.A. Soĭfer, G.V. Uvarov // Soviet Journal of Quantum Electronics. – 1988. – Vol. 18, No. 3. – P. 392-393. – DOI: 10.1070/QE1988v018n03ABEH011528.
  15. Laser beam mode selection by computer generated holograms / V.A. Soifer, M.A. Golub. – CRC Press, 1994. – 215 с. – ISBN: 0-8493-2476-9.
  16. Alferov, S.V. Study of polarization properties of fiber-optics probes with use of a binary phase plate / S.V. Alferov, S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Journal of the Optical Society of America A. – 2014. – Vol. 31, Issue 4. – P. 802-807. – DOI: 10.1364/JOSAA.31.000802.
  17. Khonina, S.N. Generation of rotating Gauss-Laguerre modes with binary-phase diffractive optics / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, M. Honkanen, J. Lautanen, J. Turunen // Journal of Modern Optics. – 1999. – Vol. 46, Issue 2. – P. 227-238. – DOI: 10.1080/09500349908231267.
  18. Winnerl, S. Terahertz Bessel-Gauss beams of radial and azimuthal polarization from microstructured photoconductive antennas / S. Winnerl, [et al.] // Optics Express. – 2009. – Vol. 17, Issue 3. – P. 1571-1576.
  19. Kan, K. Radially polarized terahertz waves from a photoconductive antenna with microstructures / K. Kan, [et al.] // Applied Physics Letters. – 2013. – Vol. 102, Issue 22. – 221118.
  20. Deibel, J.A. Photoconductive terahertz antenna with radial symmetry / J.A. Deibel, M.D. Escarra, D.M. Mittleman // 2005 Quantum Electronics and Laser Science Conference. – 2005. – Vol. 2. – P. 1239-1241.
  21. Grosjean, T. Linear to radial polarization conversion in the THz domain using a passive system / T. Grosjean, [et al.] // Optics Express. – 2008. – Vol. 16, Issue 23. – P. 18895-18909.
  22. Solid-state laser engineering / W. Koechner. – New York: Springer-Verlag, 1988.
  23. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of inhomogeneously polarized laser beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Applied Optics. – 2010. – Vol. 49, Issue 10. – P. 1734-1738. – DOI: 10.1364/AO.49.001734.
  24. Knyazev, B.A. Real-time imaging using a high-power monochromatic terahertz source: comparative description of imaging techniques with examples of application / B.A. Knyazev, [et al.] // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. – 2011. – Vol. 32. – P. 1207-1222.
  25. Khonina, S.N. High-aperture binary axicons for the formation of the longitudinal electric field component on the optical axis for linear and circular polarizations of the illuminating beam / S.N. Khonina, D.A. Savelyev // Journal of Experimental and Theoretical Physics. – 2013. –Vol. 117, Issue 4. – P. 623-630. – DOI: 10.1134/S1063776113120157.
  26. Degtyarev, S.A. Photonic nanohelix generated by a binary spiral axicon / S.A. Degtyarev, A.P. Porfirev, S.N. Khonina // Applied Optics. – 2016. – Vol. 55, Issue 12. – P. B44-B48. – DOI: 10.1364/AO.55.000B44.
  27. Khonina, S.N. 3D transformations of light fields in the focal region implemented by diffractive axicons / S.N. Khonina, A.P. Porfirev // Applied Physics B. – 2018. – Vol. 124, Issue 9. – 191 (13 p.). – DOI: 10.1007/s00340-018-7060-4.
  28. Kotlyar, V.V. Two-petal laser beam near a binary spiral axicon with topological charge 2 / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.G. Nalimov, S. Schulz, L. O’Faolain // Optics & Laser Technology. – 2019. – Vol. 119. – 105649. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2019.105649.
  29. Bouchal, Z. Orbital angular momentum of mixed vortex beams / Z. Bouchal, [et al.] // Proceedings of SPIE. – 2007. – Vol. 6609. – 660907.

© 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