(45-2) 01 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Поперечная интенсивность в остром фокусе цилиндрического векторного пучка второго порядка
Е.С. Козлова 1,2, С.С. Стафеев 1,2, С.А. Фомченков 1,2, В.В. Подлипнов 1,2, В.В. Котляр 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, 1985 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-835

Страницы: 165-171.

Аннотация:
С помощью сканирующего ближнепольного оптического микроскопа исследовалась область обратного потока энергии, формируемого сфокусированным амплитудной зонной пластинкой цилиндрическим векторным пучком второго порядка. Сравнение распределения интенсивности, детектируемого пирамидальным металлизированным кантилевером с отверстием, и характеристик светового поля, рассчитанных с помощью метода FDTD и формул Ричардса–Вольфа, позволяет говорить о чувствительности кантилевера к поперечной составляющей интенсивности, а не суммарной интенсивности или компонентам вектора Пойнтинга в области обратного потока энергии.

Ключевые слова:
обратный поток энергии, векторный пучок, сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (СБОМ), FDTD-метод.

Благодарности
Авторы выражают благодарность А.П. Порфирьеву за предоставление оборудования, необходимого в проведении эксперимента.
     Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в частях «Введение» и «Заключение», Российского научного фонда (грант № 18-19-00595) в части «Эксперимент средствами сканирующей ближнепольной оптической микроскопии», Российского фонда фундаментальных исследований РФФИ, (грант № 18-07-01380) в части «Дизайн и изготовление зонной пластинки», (грант № 18-29-20003) в части «Численное моделирование методом FDTD».

Цитирование:
Козлова, Е.С. Поперечная интенсивность в остром фокусе цилиндрического векторного пучка второго порядка / Е.С. Козлова, С.С. Стафеев, С.А. Фомченков, В.В. Подлипнов, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 2. – С. 165-171. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-835.

Citation:
Kozlova ES, Stafeev SS, Fomchenkov SA, Podlipnov VV, Kotlyar VV. Transverse intensity at the tight focus of a second-order cylindrical vector beam. Computer Optics 2021; 45(2): 165-171. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-835.

Литература:
  1. Abed, J. Investigation of broadband surface plasmon resonance of dewetted Au structures on TiO2 by aperture-probe SNOM and FDTD simulations / J. Abed, F. Alexander, I. Taha, N. Rajput, C. Aubry, M. Jouiad // Plasmonics. – 2019. – Vol. 14, Issue 1. – P. 205-218.
  2. Heydarian, H. Dual-color plasmonic probes for improvement of scanning near-field optical microscopy / H. Heydarian, A. Shahmansouri, P. Yazdanfar, B. Rashidian // Journal of the Optical Society of America B. – 2018. – Vol. 35, Issue 3. – P. 627-635.
  3. Minin, I.V. Plasmonic nanojet: an experimental demonstration: publisher’s note / I.V. Minin, O.V. Minin, I.A. Glinskiy, R.A. Khabibullin, R. Malureanu, A.V. Lavrinenko, D.I. Yakubovsky, A.V. Arsenin, V.S. Volkov, D.S. Ponomarev // Optics Letters. – 2020. – Vol. 45, Issue 13. – P. 3418.
  4. Werner, S. Cantilever probes with aperture tips for polarization-sensitive scanning near-field optical microscopy / S. Werner, O. Rudow, C. Mihalcea, E. Oesterschulze // Applied Physics A. – 1998. – Vol. 66, Issue 7. – P. S367-S370.
  5. Dvořák, P. Imaging of near-field interference patterns by aperture-type SNOM – influence of illumination wavelength and polarization state / P. Dvořák, Z. Édes, M. Kvapil, T. Šamořil, F. Ligmajer, M. Hrtoň, R. Kalousek, V. Křápek, P. Dub, J. Spousta, P. Varga, T. Šikola // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, Issue 14. – P. 16560-16573.
  6. González Mora, C.A. Microsphere-based cantilevers for polarization-resolved and femtosecond SNOM / C.A. González Mora, M. Hartelt, D. Bayer, M. Aeschlimann, E.A. Ilin, E. Oesterschulze // Applied Physics B. – 2016. – Vol. 122, Issue 4. – 86.
  7. Atie, E.M. Remote optical sensing on the nanometer scale with a bowtie aperture nano-antenna on a fiber tip of scanning near-field optical microscopy / E.M. Atie, Z. Xie, A. El Eter, R. Salut, D. Nedeljkovic, T. Tannous, F.I. Baida, T. Grosjean // Applied Physics Letters. – 2015. – Vol. 106, Issue 15. – 151104.
  8. El Eter, A. Fiber-integrated optical nano-tweezer based on a bowtie-aperture nano-antenna at the apex of a SNOM tip / A. El Eter, N.M. Hameed, F.I. Baida, R. Salut, C. Filiatre, D. Nedeljkovic, E. Atie, S. Bole, T. Grosjean // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Issue 8. – P. 10072-10080.
  9. Murphy-DuBay, N. Nanopatterning using NSOM probes integrated with high transmission nanoscale bowtie aperture / N. Murphy-DuBay, L. Wang, E.C. Kinzel, S.M.V. Uppuluri, X. Xu // Optics Express. – 2008. – Vol. 16, Issue 4. – P.2584-2589.
  10. Biagioni, P. Unexpected polarization behavior at the aperture of hollow-pyramid near-field probes / P. Biagioni, D. Polli, M. Labardi, A. Pucci, G. Ruggeri, G. Cerullo, M. Finazzi, L. Duò // Applied Physics Letters. – 2005. – Vol. 87, Issue 22. – 223112.
  11. Biagioni, P. Near-field vs. far-field polarization properties of hollow pyramid SNOM tips / P. Biagioni, M. Coduri, D. Polli, T. Virgili, M. Labardi, G. Cerullo, M. Finazzi, L. Duò // Physica Status Solidi (C). – 2005. – Vol. 2, Issue 12. – P. 4078-4082.
  12. Shershulin, V.A. Use of scanning near-field optical microscope with an aperture probe for detection of luminescent nanodiamonds / V.A. Shershulin, S.R. Samoylenko, O.A. Shenderova, V.I. Konov, I.I. Vlasov // Laser Physics. – 2017. – Vol. 27, Issue 2. – 025201.
  13. Kotlyar, V.V. Analysis of the shape of a subwavelength focal spot for the linearly polarized light / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, Y. Liu, L. O’Faolain, A.A. Kovalev // Applied Optics. – 2013. – Vol. 52, Issue 3. – P. 330-339. – DOI: 10.1364/AO.52.000330.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Liu, Q. Validation of vectorial theories for the focusing of high numerical aperture Fresnel zone plates / Q. Liu, T. Liu, S. Yang, T. Wang, Y. Wang // Optics Communications. – 2018. – Vol. 429. – P. 119-126.
  17. Minerbi, E. Nonlinear metasurface Fresnel zone plates for terahertz generation and manipulation / E. Minerbi, S. Keren-Zur, T. Ellenbogen // Nano Letters. – 2019. – Vol. 19, Issue 9. – P. 6072-6077.
  18. Yoon, G. Metasurface zone plate for light manipulation in vectorial regime / G. Yoon, J. Jang, J. Mun, K.T. Nam, J. Rho // Communications Physics. – 2019. – Vol. 2, Issue 1. – 156.
  19. Kotlyar, V.V. Tight focusing of laser light using a chromium Fresnel zone plate / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, A.G. Nalimov, M.V. Kotlyar, L. O’Faolain, E.S. Kozlova // Optics Express – 2017. – Vol. 25, Issue 17. – P. 19662-19671. – DOI: 10.1364/OE.25.019662.
  20. Mote, R.G. Focusing behavior of 2-dimensional plasmonic conical zone plate / R.G. Mote, O.V. Minin, I.V. Minin // Optical and Quantum Electronics. – 2017. – Vol. 49, Issue 8. – 271.
  21. Kim, J. Numerical and experimental study on multi-focal metallic Fresnel zone plates designed by the phase selection rule via virtual point sources / J. Kim, H. Kim, G.-Y. Lee, J. Kim, B. Lee, Y. Jeong // Applied Sciences. – 2018. – Vol. 8, Issue 3. – 449.
  22. Yang, J. Dual-type fractal spiral zone plate for generating sequence of square optical vortices / J. Yang, Y. Zhong, C. Zheng, S. Ding, H. Zang, E. Liang, L. Cao // Journal of the Optical Society of America A. – 2019. – Vol. 36, Issue 5. – P. 893-897.
  23. Zang, H. Fractal spiral zone plate with high-order harmonics suppression / H. Zang, S. Ding, L. Wei, C. Wang, Q. Fan, L. Cao // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58, Issue 31. – P. 8680-8686.
  24. Козлова, Е.С. Моделирование генерации оптических вихрей с помощью спиральной зонной пластинки из серебра / Е.С. Козлова // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 6. – С. 977-984. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-6-977-984.
  25. Cheng, S. Composite spiral zone plate / S. Cheng, T. Xia, M. Liu, C. Zheng, H. Zang, S. Tao // IEEE Photonics Journal. – 2019. – Vol. 11, Issue 1. – P. 1-11.
  26. Козлова, Е.С. Исследование влияния параметров амплитудных спиральных зонных пластинок на формируемый обратный поток энергии / Е.С. Козлова // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 6. – С. 1093-1097. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1093-1097.
  27. Kim, H. Theoretical and numerical study of cylindrical-vector-mode radiation characteristics in periodic metallic annular slits and their applications / H. Kim, Y. Jeong // Current Optics and Photonics. – 2018. – Vol. 2, Issue 5 – P. 482-487.
  28. Kotlyar, V.V. Sharp focusing of vector optical vortices using a metalens / V.V. Kotlyar, A.G. Nalimov // Journal of Optics. – 2018. – Vol. 20, Issue 7. – 075101. – DOI: 10.1088/2040-8986/aac4b3.
  29. Richards, B. Electromagnetic diffraction in optical systems. II. Structure of the image field in an aplanatic system / B. Richards, E. Wolf // Proceedings of the Royal Society A. – 1959. – Vol. 253, Issue 1274. – P. 358-379.

© 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