(44-5) 06 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Свойства внеосевых каустик автофокусирующихся чирп-пучков
А.В. Устинов 1, С.Н. Хонина 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, 1241 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-794

Страницы: 721-727.

Аннотация:
В данной статье теоретически и численно исследуются автофокусирующие свойства чирп-пучков с произвольной степенной зависимостью от радиуса. Рассмотрены двух- и трёхпараметрические чирп-пучки, вариации параметров которых позволяют эффективно управлять автофокусирующими свойствами. Полученные результаты обладают потенциа-лом для различных приложений в оптике и фотонике.

Ключевые слова:
автофокусировка, внеосевая каустика, чирп-пучки.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-07-00505 в теоретической части и Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (соглашение № 007-ГЗ/Ч3363/26) в части численного моделирования.

Цитирование:
Устинов, А.В. Свойства внеосевых каустик автофокусирующихся чирп-пучков / А.В. Устинов, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 5. – С. 721-727. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-794.

Citation:
Ustinov AV, Khonina SN. Properties of off-axis caustics of autofocusing chirp beams. Computer Optics 2020; 44(5): 721-727. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-794.

Литература:
  1. Askaryan, G.A. Effects of the gradient of a strong elec-tromagnetic beam on electrons and atoms / G.A. Askar'yan // JETP. – 1962. – Vol. 15. – P. 1088-1090.
  2. Talanov, V.I. On self-focusing of electromagnetic waves in nonlinear media / V.I. Talanov // Izvestia VUZov. Radiophysika. – 1964. – Vol. 7, Issue 8. – P. 564-565.
  3. Kelley, P.L. Self-focusing of optical beams / P. L. Kelley // Physical Review Letters. – 1965. – Vol. 15. – P. 1005-1008.
  4. Self-focusing: Past and present. Fundamentals and prospects / ed. by R.W. Boyd, S.G. Lukishova, Y.R. Shen. – New York: Springer, 2009. – ISBN: 978-0-387-32147-9.
  5. Kivshar, Y.S. Optical solitons / Y.S. Kivshar, G.P. Agrawal. – Boston: Academic Press, 2003. – ISBN: 978-0-12-410590-4.
  6. Efremidis, N.K. Abruptly autofocusing waves / N.K. Efremidis, D.N. Christodoulides // Optics Letters. – 2010. – Vol. 35, Issue 23. – P. 4045-4047. – DOI: 10.1364/OL.35.004045.
  7. Papazoglou, D.G. Observation of abruptly autofocusing waves / D.G. Papazoglou, N.K. Efremidis, D.N. Christodoulides, S. Tzortzakis // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 10. – P. 1842-1844. – DOI: 10.1364/OL.36.001842.
  8. Chremmos, I. Pre-engineered abruptly autofocusing beams / I. Chremmos, N.K. Efremidis, D.N. Christodoulides // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 10. – P. 1890-1892. – DOI: 10.1364/OL.36.001890.
  9. Davis, J.A. Abruptly autofocusing vortex beam / J.A. Davis, D.M. Cottrell, D. Sand // Optics Express. – 2012. – Vol. 20, Issue 12. – P. 13302-13310. – DOI: 10.1364/OE.20.013302.
  10. Porfirev, A.P. Generation of the azimuthally modulated circular superlinear Airy beams / A.P. Porfirev, S.N. Khonina // Journal of the Optical Society of America B. – 2017. – Vol. 34, Issue 12. – P. 2544-2549. – DOI: 10.1364/JOSAB.34.002544.
  11. Ring, J. Auto-focusing and self-healing of Pearcey beams / J. Ring, J. Lindberg, A. Mourka, M. Mazilu, K. Dholakia, M. Dennis // Optics Express. – 2012. – Vol. 20, Issue 17. – P. 18955-18966. – DOI: 10.1364/OE.20.018955.
  12. Chen, X. Nonparaxial propagation of abruptly autofocusing circular Pearcey Gaussian beams / X. Chen, D. Deng, J. Zhuang, X. Yang, H. Liu, G. Wang // Applied Optics. – 2018. – Vol. 57, Issue 28. – P. 8418-8423. – DOI: 10.1364/AO.57.008418.
  13. Khonina, S.N. Aberration laser beams with autofocusing properties / S.N. Khonina, A.V. Ustinov, A.P. Porfirev // Applied Optics. – 2018. – Vol. 57, Issue 6. – P. 1410-1416. – DOI: 10.1364/AO.57.001410.
  14. Khonina, S.N. Specular and vortical Airy beams / S.N. Kho­nina // Optics Communications. – 2011. – Vol. 284, Issue 19. – P. 4263-4271. – 10.1016/j.optcom.2011.05.068.
  15. Vaveliuk, P. Symmetric Airy beams / P. Vaveliuk, A. Lencina, J.A. Rodrigo, O.M. Matos // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, Issue 8. – P. 2370-2373. – DOI: 10.1364/OL.39.002370.
  16. Belafhal, A. Theoretical introduction and generation method of a novel nondiffracting waves: Olver beams / A. Belafhal, L. Ez-Zariy, S. Hennani, H. Nebd // Optics and Photonics Journal. – 2015. – Vol. 5, Issue 7. – P. 234-246. – DOI: 10.4236/opj.2015.57023.
  17. Khonina, S.N. Fractional Airy beams / S.N. Khonina, A.V. Ustinov // Journal of the Optical Society of America A. – 2017. – Vol. 34, Issue 11. – P. 1991-1999. – DOI: 10.1364/JOSAA.34.001991.
  18. Zhang, P. Trapping and guiding microparticles with morphing autofocusing Airy beams / P. Zhang, J. Prakash, Z. Zhang, M.S. Mills, N.K. Efremidis, D.N. Christodoulides, Z. Chen // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 15. – P. 2883-2885. – DOI: 10.1364/OL.36.002883.
  19. Jiang, Y. Radiation force of abruptly autofocusing Airy beams on a Rayleigh particle / Y. Jiang, K. Huang, X. Lu // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, Issue 20. – P. 24413-24421. – DOI: 10.1364/OE.21.024413.
  20. Manousidaki, M. Abruptly autofocusing beams enable advanced multiscale photo-polymerization / M. Manousidaki, D.G. Papazoglou, M. Farsari, S. Tzortzakis // Optica. – 2016. – Vol. 3, Issue 5. – P. 525-530. – DOI: 10.1364/OPTICA.3.000525.
  21. Panagiotopoulos, P. Sharply autofocused ring-Airy beams transforming into non-linear intense light bullets / P. Pa­nagiotopoulos, D.G. Papazoglou, A. Couairon, S. Tzortzakis // Nature Communications. – 2013. – Vol. 4. – 2622. – DOI: 10.1038/ncomms3622.
  22. Liu, S. Observation of abrupt polarization transitions associated with spin–orbit interaction of vector autofocusing Airy beams [Electronical Resource] / S. Liu, P. Li, M. Wang, P. Zhang, J. Zhao. – In: Frontiers in Optics. – 2013. – URL: https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=FiO-2013-FW1A.5 (request date 03.08.2020). – DOI: 10.1364/FIO.2013.FW1A.5.
  23. Liu, S. Abrupt polarization transition of vector autofocusing Airy beams / S. Liu, M. Wang, P. Li, P. Zhang, J. Zhao // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38, Issue 14. – P. 2416-2418. – DOI: 10.1364/OL.38.002416.
  24. Degtyarev, S.A. Sublinearly chirped metalenses for forming abruptly autofocusing cylindrically polarized beams / S.A. Degtyarev, S.G. Volotovsky, S.N. Khonina // Journal of the Optical Society of America B. – 2018. – Vol. 35, Issue 8. – P. 1963-1969. – DOI: 10.1364/JOSAB.35.001963.
  25. Устинов, А.В. Обобщённая линза: анализ осевого и поперечного распределения / А.В. Устинов, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика – 2013. – Т. 37, № 3. – С. 307-315.
  26. Устинов, А.В. Фраксикон как гибридный элемент между параболической линзой и линейным аксиконом / А.В. Устинов, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 3. – С. 402-411.
  27. Khonina, S.N. Sudden autofocusing of superlinear chirp beams / S.N. Khonina, A.P. Porfirev, A.V. Ustinov // Journal of Optics. – 2018. – Vol. 20, Issue 2. – 025605 (9pp). – DOI: 10.1088/2040-8986/aaa075.
  28. Vallee, O. Airy functions and applications in physics / O. Vallee, M. Soares. – London: Imperial College Press, 2004. – 194 p. – ISBN: 978-1-86094-478-9.
  29. Friberg, A.T. Stationary-phase analysis of generalized axicons / A.T. Friberg // Journal of the Optical Society of America A. – 1996. – Vol. 13, Issue 4. – P. 743-750. – DOI: 10.1364/JOSAA.13.000743.
  30. Харитонов, С.И. Гибридный асимптотический метод анализа каустик оптических элементов в радиально-сим­мет­рич­ном случае / С.И. Харитонов, С.Г. Волотовский, С.Н. Хо­нина // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 2. – С. 175-182. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-2-175-182.
  31. Kharitonov, S.I. Diffraction catastrophes and asymptotic analysis of caustics from axisymmetric optical elements / S.I. Kharitonov, S.G. Volotovsky, S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy // Proceedings of SPIE. – 2019. – Vol. 11146. – 111460K. – DOI: 10.1117/12.2526253.
  32. Сойфер, В.А. Каустики вихревых оптических пучков / В.А. Сойфер, С.И. Харитонов, С.Н. Хонина, С.Г. Воло­тов­ский // Доклады Академии наук. – 2019. – Т. 487, № 2. – С. 135-139. – DOI: 10.31857/S0869-56524872135-139.

© 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