(44-1) 04 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна

С.С. Стафеев 1,2, Е.С. Козлова 1,2, А.Г. Налимов 1,2

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, 603 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-633

Страницы: 29-33.

Аннотация:
В данной работе моделировалась фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна. Показано, что линза формирует вблизи своей выходной поверхности область обратного потока энергии. В случае, если высоту линзы сделать больше расчётной и снабдить углублением на оси, удаётся локализовать область прямого потока энергии внутри материала линзы, а область с преимущественно обратным потоком энергии вынести в свободное пространство.

Ключевые слова:
вектор Пойнтинга, обратный поток энергии, градиентная линза, цилиндрический векторный пучок.

Цитирование:
Стафеев, С.С. Фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна / С.С. Стафеев, Е.С. Козлова, А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 1. – С. 29-33. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-633.

Благодарности:
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 18-19-00595) в части «Градиентная секансная линза», Российского фонда фундаментальных исследований (грант 18-07-01380 в части «Градиентная секансная линза с металлизацией» и грант 18-07-01122 в части «Градиентная секансная линза с отверстием»), а также Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части «Введение» и в рамках выполнения гранта НШ-6307.2018.8 в части «Заключение».

Литература:
  1. Grosjean, T. Longitudinally polarized electric and magnetic optical nano-needles of ultra high lengths / T. Grosjean, I. Gauthier // Optics Communications. – 2013. – Vol. 294. – P. 333-337.
  2. Wu, Z. Optimization-free approach for generating sub-diffraction quasi-non-diffracting beams / Z. Wu, K. Zhang, S. Zhang, Q. Jin, Z. Wen, L. Wang, L. Dai, Z. Zhang, H. Chen, G. Liang, Y. Liu, G. Chen // Optics Express. – 2018. – Vol. 26, Issue 13. – 16585.
  3. Guan, J. Transversely polarized sub-diffraction optical needle with ultra-long depth of focus / J. Guan, J. Lin, C. Chen, Y. Ma, J. Tan, P. Jin // Optics Communications. – 2017. – Vol. 404. – P. 118-123.
  4. Yu, Y. Engineering of multi-segmented light tunnel and flattop focus with designed axial lengths and gaps / Y. Yu, H. Huang, M. Zhou, Q. Zhan // Optics Communications. – 2018. – Vol. 407. – P. 398-401.
  5. Zheng, C. Characterization of the focusing performance of axial line-focused spiral zone plates / C. Zheng, S. Su, H. Zang, Z. Ji, Y. Tian, S. Chen, K. Mu, L. Wei, Q. Fan, C. Wang, X. Zhu, C. Xie, L. Cao, E. Liang // Applied Optics. – 2018. – Vol. 57, Issue 14. – P. 3802-3807.
  6. Lin, J. Generation of longitudinally polarized optical chain by 4 π focusing system / J. Lin, R. Chen, P. Jin, M. Cada, Y. Ma // Optics Communications. – 2015. – Vol. 340. – P. 69-73.
  7. Yu, Y. Generation of uniform three-dimensional optical chain with controllable characteristics / Y. Yu, Q. Zhan // Journal of Optics. – 2015. – Vol. 17, Issue 10. – 105606.
  8. Kotlyar, V.V. Reverse and toroidal flux of light fields with both phase and polarization higher-order singularities in the sharp focus area / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.A. Kovalev // Optics Express. – 2019. – Vol. 27, Issue 12. – P. 16689-16702. – DOI: 10.1364/OE.27.016689.
  9. Kotlyar, V.V. Energy density and energy flux in the focus of an optical vortex: reverse flux of light energy / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A. G. Nalimov // Optics Letters. – 2018. – Vol. 43, Issue 12. – P. 2921-2924. – DOI: 10.1364/OL.43.002921.
  10. Kotlyar, V.V. Energy backflow in the focus of a light beam with phase or polarization singularity / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.G. Nalimov // Physical Review A. – 2019. – Vol. 99, Issue 3. – 033840. – DOI: 10.1103/PhysRevA.99.033840.
  11. Stafeev, S.S. The non-vortex inverse propagation of energy in a tightly focused high-order cylindrical vector beam / S.S. Stafeev, V.V. Kotlyar, A.G. Nalimov, E.S. Kozlova // IEEE Photonics Journal. – 2019. – Vol. 11, Issue 4. – 4500810. – DOI: 10.1109/JPHOT.2019.2921669.
  12. Novotny, L. Principles of nano-optics / L. Novotny, B. Hecht. – Cambridge: Cambridge University Press, 2006. – 539 p.
  13. Sukhov, S. On the concept of “tractor beams” / S. Sukhov, A. Dogariu // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, Issue 22. – P. 3847-3849.
  14. Микаэлян, А.Л. Использование слоистой среды для фокусировки волн / А.Л. Микаэлян // Доклады АН СССР. – 1951. – Т. 81. – С. 569-571.
  15. Rivas-Moscoso, J.M. Focusing of light by zone plates in Selfoc gradient-index lenses / J.M. Rivas-Moscoso, D. Nieto, C. Gómez-Reino, C.R. Fernández-Pousa // Optics Letters. – 2003. – Vol. 28, Issue 22. – P. 2180-2182.
  16. Hewak, D.W. Solution deposited optical waveguide lens / D.W. Hewak, J.W.Y. Lit // Applied Optics. – 1989. – Vol. 28, Issue 19. – P. 4190-4198.
  17. Zentgraf, T. Plasmonic Luneburg and Eaton lenses / T. Zentgraf, Y. Liu, M.H. Mikkelsen, J. Valentine, X. Zhang // Nature Nanotechnology. – 2011. – Vol. 6, Issue 3. – P. 151-155.
  18. Born, M. Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light / M. Born, E. Wolf. – 6th (corrected) ed. – Elsevier, 2013.
  19. Fathollahi Khalkhali, T. Polarization-independent and super broadband flat lens composed of graded index annular photonic crystals / T. Fathollahi Khalkhali, M. Alipour-Beyraghi, M. Lalenejad, A. Bananej // Optics Communications. – 2019. – Vol. 435. – P. 202-211.
  20. Gaufillet, F. Design of flat graded index lenses using dielectric graded photonic crystals / F. Gaufillet, É. Akman­soy // Optical Materials. – 2015. – Vol. 47. – P. 555-560.
  21. Gilarlue, M.M. Photonic crystal waveguide intersection design based on Maxwell’s fish-eye lens / M.M. Gilarlue, S.H. Badri, H. Rasooli Saghai, J. Nourinia, C. Ghobadi // Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications. – 2018. – Vol. 31. – P. 154-159.
  22. Xia, F. Negative Luneburg lens based on the graded annular photonic crystals / F. Xia, S.  Li, K. Zhang, L. Jiao, W. Kong, L. Dong, M. Yun // Physica B: Condensed Matter. – 2018. – Vol. 545. – P. 233-236.
  23. Lin, S.C.S. Gradient-index phononic crystals / S.C.S. Lin, T.J. Huang, J.H. Sun, T.T. Wu // Physical Review B. – 2009. – Vol. 79, Issue 9. – 094302.
  24. Zhu, Y. Broadband ultra-deep sub-diffraction-limit optical focusing by metallic graded-index (MGRIN) lenses / Y. Zhu, W. Yuan, H. Sun, Y. Yu // Nanomaterials. – 2017. – Vol. 7, Issue 8. – 221.
  25. Gilarlue, M.M. Multilayered Maxwell’s fisheye lens as waveguide crossing / M.M. Gilarlue, J. Nourinia, C. Ghoba­di, S.H. Badri, H. Rasooli Saghai // Optics Communications. – 2019. – Vol. 435. – P. 385-393.
  26. Badri, S.H. Maxwell’s fisheye lens as efficient power coupler between dissimilar photonic crystal waveguides / S.H. Badri, M.M. Gilarlue // Optik. – 2019. – Vol. 185. – P. 566-570.
  27. Behera, S. Design and studies on gradient index metasurfaces for broadband polarization-independent, subwavelength, and dichroic focusing / S. Behera, K. Kim // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58, Issue 18. – P. 5128-5135.
  28. Котляр, В.В. Острая фокусировка лазерного света с помощью микрооптики / В.В. Котляр, С.С. Стафеев, А.Г. Налимов. – Самара: ООО «Новая техника», 2018. – 344 с.
  29. Zhang, X.A. Ordered 3D thin-shell nanolattice materials with near-unity refractive indices / X.A. Zhang, A. Bagal, E.C. Dandley, J. Zhao, C.J. Oldham, B.I. Wu, G.N. Parsons, C.H. Chang // Advanced Functional Materials. – 2015. – Vol. 25, Issue 42. – P. 6644-6649.
  30. Kwon, D.H. Low-index metamaterial designs in the visible spectrum / D.H. Kwon, D.H. Werner // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, Issue 15. – P. 9267-9272.
  31. Kotlyar, V.V. Single metalens for generating polarization and phase singularities leading to a reverse flow of energy / V.V. Kotlyar, A.G. Nalimov, S.S. Stafeev, L. O’Faolain // Journal of Optics. – 2019. – Vol. 21, Issue 5. – 055004.
  32. Novitsky, A.V. Negative propagation of vector Bessel beams / A.V. Novitsky, D.V. Novitsky // Journal of the Optical Society of America A. – 2007. – Vol. 24, Issue 9. – P. 2844-2849.

© 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