(44-2) 10 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Интерференционная схема для генерации поляризационно-неоднородного лазерного излучения с использованием пространственного модулятора света
С.В. Карпеев 1,2, В.В. Подлипнов 1,2, А.M. Алгубили 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, 882 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-698

Страницы: 214-218.

Аннотация:
Разработана и экспериментально исследована оптическая система для преобразования линейно-поляризованных лазерных пучков в цилиндрические векторные пучки. Схема основана на когерентном сложении модовых пучков с использованием интерферометра Маха–Цендера. Простота и универсальность схемы достигается за счёт применения разных участков в площади пространственного модулятора света для одновременной генерации двух пространственно разнесённых заданных модовых пучков. Каждый из пучков далее распространяется в одном из плеч интерферометра, подвергается необходимым поляризационно-фазовым преобразованиям для получения цилиндрического векторного пучка после сложения модовых пучков.

Ключевые слова:
пространственный модулятор света, когерентная суперпозиция, цилиндрические векторные пучки.

Цитирование:
Карпеев, С.В. Интерференционная схема для генерации поляризационно-неоднородного лазерного излучения с использованием пространственного модулятора света / С.В. Карпеев, В.В. Подлипнов, А.М. Алгубили // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 2. – С. 214-218. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-698.

Благодарности:
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (МК-1797.2019.2) в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части расчёта ДОЭ, гранта РФФИ (№18-29-20045 мк) в части экспериментальных исследований, а также гранта РФФИ (№18-07-01470) в части формирования вихревых пучков.

Литература:
  1. Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications / Q. Zhan // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1, Issue 1. – P. 1-57.
  2. Niziev, V.G. Influence of beam polarization on laser cutting efficiency / V.G. Niziev, A.V. Nesterov // Journal of Physics D. – 1999. – Vol. 32. – P. 1455-1461.
  3. Alferov, S.V. On the possibility of controlling laser ablation by tightly focused femtosecond radiation / S.V. Alferov, S.V. Karpeev, S.N. Khonina, K.N. Tukmakov, O.Yu. Moi­seev, S.A. Shulyapov, K.A. Ivanov, A.B. Savel’ev-Trofimov // Quantum Electronics. – 2014. – Vol. 44, Issue 11. – P. 1061-1065. – DOI: 10.1070/QE2014v044n11ABEH015471.
  4. Khonina, S.N. Inverse energy flux of focused radially polarized optical beams / S.N. Khonina, A.V. Ustinov, S.A. Degtyarev // Physical Review A. – 2018. – Vol. 98. – 043823. – DOI: 10.1103/PhysRevA.98.043823.
  5. 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. – DOI: 10.1364/OL.38.003223.
  6. 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, Issue 10. – P. 2242-2246. – DOI: 10.1364/JOSAA.29.002242.
  7. Khonina, S.N. Spatiotemporal dynamics of the polarisation state of laser radiation performed by lens-axicon combinations / S.N. Khonina, S.G. Volotovsky, A.V. Ustinov, A.P. Porfirev // Physics Letters A. – 2019.– Vol. 383, Issue 21. – P. 2535-2541. – DOI: 10.1016/j.physleta.2019.05.006.
  8. Wang, H. The propagation of radially polarized partially coherent beam through an optical system in turbulent atmosphere / H. Wang, D. Liu, Z. Zhou // Applied Physics B. – 2010. – Vol. 101, Issue 1. – P. 361-369. – DOI: 10.1007/s00340-010-4106-7.
  9. Kozawa, Y. Generation of a radially polarized laser beam by use of a conical Brewster prism / Y. Kozawa, Sh. Sato // Optics Letters. – 2005. – Vol. 30, Issue 22. – P. 3063-3065.
  10. Khonina, S.N. Implementation of ordinary and extraordinary beams interference by application of diffractive optical elements / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, A.A. Morozov, V.D. Paranin // Journal of Modern Optics. – 2016. – Vol. 63, Issue 13. – P. 1239-1247. – DOI: 10.1080/09500340.2015.1137368.
  11. Khonina, S.N. Polarization conversion under focusing of vortex laser beams along the axis of anisotropic crystals / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, V.D. Paranin, A.A. Morozov // Physics Letters A. – 2017. – Vol. 381, Issue 30. – P. 2444-2455. – DOI: 10.1016/j.physleta.2017.05.025.
  12. Khonina, SN. Generation of cylindrical vector beams of high orders using uniaxial crystals / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov, V.A. Soifer // Journal of Optics. – 2015. – Vol. 17, Issue 6. – 065001. – DOI: 10.1088/2040-8978/17/6/065001.
  13. Алфёров, С.В. Экспериментальное исследование фокусировки неоднородно поляризованных пучков, сформи- рованных при помощи секторных пластинок / С.В. Алфёров, С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, О.Ю. Моисеев // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 1. – С. 57-64.
  14. Karpeev, S.V. Anisotropic diffractive optical element for generating hybrid-polarized beams / S.V. Karpeev, V.V. Podlipnov, S.N. Khonina, V.D. Paranin, K.N. Tukmakov // Optical Engineering. – 2019. – Vol. 58, Issue 8. – 082402. – DOI: 10.1117/1.OE.58.8.082402.
  15. Khonina, S.N. Formation of hybrid higher-order cylindrical vector beams using binary multi-sector phase plates / S.N. Khonina, A.V. Ustinov, S.A. Fomchenkov, A.P. Porfirev // Scientific Reports. – 2018. – Vol. 8. – 14320. – DOI: 10.1038/s41598-018-32469-0.
  16. Karpeev, S.V. Generation of a controlled double-ring-shaped radially polarized spiral laser beam using a combination of a binary axicon with an interference polarizer / S.V. Karpeev, V.D. Paranin, SN. Khonina // Journal of Optics. – 2017. – Vol. 19, Issue 5. – 055701. – DOI: 10.1088/2040- 8986/aa640c.
  17. Подлипнов, В.В. Полностью симметричный дифракционно-интерференционный формирователь радиально-поляризованных пучков с длиной волны 1530 нм / В.В. Подлипнов, С.В. Карпеев, В.Д. Паранин // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 4. – С. 577-585. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-4-577-585.
  18. Карпеев, С.В. Формирование неоднородно поляризованных вихревых пучков Бесселя на основе интерференционного поляризатора / С.В. Карпеев, В.Д. Паранин, С.Н. Хонина // Квантовая электроника. – 2018. – Т. 48, № 6. – С. 521-526.
  19. Tidwell, S.C. Generating radially polarized beams interferometrically / S.C. Tidwell, D.H. Ford, W.D. Kimura // Applied Optics. – 1990. – Vol. 29. – P. 2234-2239. – DOI: 10.1364/AO.29.002234.
  20. Khonina, S.N. Polarization converter for higher-order laser beams using a single binary diffractive optical element as beam splitter / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 12. – P. 2385-2387. – DOI: 10.1364/OL.37.002385.
  21. Khonina, S.N. Grating-based optical scheme for the universal generation of inhomogeneously polarized beams / SN. Khonina, S.V. Karpeev // Applied Optics. – 2010. – Vol. 49, Issue 10. – P. 1734-1738. – DOI: 10.1364/AO.49.001734.
  22. Khonina, S.N. Generating inhomogeneously polarized higher-order laser beams by use of diffractive optical elements / S.N. Khonina, S.V. Karpeev // Journal of the Optical Society of America A. – 2011. – Vol. 28, Issue 10. – P. 2115-2123. – DOI: 10.1364/JOSAA.28.002115.
  23. Davis, J.A. Two dimensional polarization encoding with a phase only liquid-crystal spatial light modulator / J.A. Davis, D.E. McNamara, D.M. Cottrell, T. Sonehara // Applied Optics. – 2000. – Vol. 39. – P. 1549-1551.
  24. Neil, M.A.A. Method for the generation of arbitrary complex vector wave fronts / M.A.A. Neil, F. Massoumian, R. Juškaitis, T. Wilson // Opt. Lett. – 2002. – V.27(21). – P.1929-1931.
  25. Kohler, C. Hologram optimization for SLM-based reconstruction with regard to polarization effects / C. Kohler, T. Haist, X. Schwab, W. Osten // Optics Express. – 2008. – Vol. 16, Issue 19. – P. 14853-14861.
  26. Cancula, M. Generation of vector beams with liquid crystal disclination lines / M. Cancula, M. Ravnik, S. Zumer // Phys Rev E. – 2014. – Vol. 90. – 022503.
  27. Rosales-Guzmán, C. Simultaneous generation of multiple vector beams on a single SLM / C. Rosales-Guzmán, N. Bhebhe, A. Forbes // Optics Express. – 2017. – Vol 25. – P. 25697-25706.
  28. Gao, X.-Z. Redistributing the energy flow of tightly focused ellipticity-variant vector optical fields / X.-Z. Gao, Y. Pan, G.-L. Zhang, M.-D. Zhao, Z.-Ch. Ren, Ch.-Gh. Tu, Y.-N. Li, H.-T. Wang // Photonics Research. – 2017. – Vol. 5. – P. 640-648.
  29. Berezny, A.E. Computer-generated holographic optical elements produced by photolithography / A.E. Berezny, S.V. Karpeev, G.V. Uspleniev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – Vol. 15, Issue 5. – P. 331-340. – DOI: 10.1016/0143-8166(91)90020-T.
  30. Методы компьютерной оптики / А.В. Волков, Д.Л. Головашкин, Л.Д. Досколович, Н.Л. Казанский, В.В. Котляр, В.С. Павельев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, В.С. Соловьёв, Г.В. Успленьев, С.И. Харитонов, С.Н. Хонина; под ред. В.А. Сойфера. – Изд. 2-е, испр. – М.: Физматлит, 2003. – 688 с. – ISBN: 5-9221-0434-9.
  31. Khonina, S.N. Techniques for encoding composite diffractive optical elements / S.N. Khonina, V.V. Koltyar, V.A. Soifer // Proceedings of SPIE. –2003. – Vol. 5036. – P. 493-498. – DOI: 10.1117/12.498521.
  32. Khonina, S.N. Encoded binary diffractive element to form hyper-geometric laser beams / S.N. Khonina, S.A. Balalayev, R.V. Skidanov, V.V. Kotlyar, B. Päivänranta, J. Turunen // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2009. – Vol. 11, Issue 6. – 065702. – DOI: 10.1088/1464-4258/11/6/065702.

© 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