Generation of optical bottle beams array by superposition bessel beams
A.P. Porfirev, R.V. Skidanov

Full text of article: Russian language.

Abstract:
We propose and analyze technique for generation optical bottle beams array by diffractive optical elements (DOE). This technique is based on superposition Bessel beams. Result of computer simulation and experimental results are presented.

Key words:
optical bottle beams, Bessel beams, superposition beams, binary diffractive optical element, experimental setup.

References:

  1. Arlt, J. Generation of a beam with a dark focus surrounded by regions of higher intensity: the optical bottle beam / J. Arlt, M.J. Padgett // Optics Letters. – 2000. – V. 25. – N 4. – P. 191-193
  2. Ahluwalia, B.P.S. Micromanipulation of high and low indices microparticles using a microfabricated double axicon / B.P.S. Ahluwalia, X.-C. Yuan, S.H. Tao, W.C. Cheong, L.S. Zhang and H. Wang // J. Appl. Phys. – 2006. – V. 99. – P. 113104
  3. Daria, V.C. Dynamic array of dark optical traps / Vincent Ricardo Daria, Peter John Rodrigo and Jesper Gluckstad // Appl. Phys. Lett. – 2004. – V. 84, N 3. – P. 323-325.
  4. Zhang, P. Trapping and transporting aerosols with a single optical bottle beam generated by Moire techniques / Zhang Peng, Ze Zhang, Jai Prakash, Simon Huang, Daniel Hernandez, Matthew Salazar, Demetrios N. Christodoulides and Zhigang Chen // Optics Letters. – 2011. – V. 36, N 8. – P. 1491-1493.
  5. Shvedov, V.G.  Optical vortex beams for trapping and transport of particles in air / V.G. Shvedov, A.S. Desyatnikov, A.V. Rode, Y.V. Izdebskaya, W.Z. Krolikowski, Y.S. Kiv­shar // Appl. Phys. A. – 2010. – V. 100(2). – P. 327-331.
  6. Ashkin, A. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles / A. Ashkin, J. M.Dzi­edzic, J.E. Bjorkholm, S. Chuk // Opt. Lett. – 1986. – V. 11(5). – P. 288-290.
  7. Isenhower, L. Atom trapping in an interferometrically generated bottle beam trap / L. Isenhower, W. Williams, A. Dally, and M. Saffman // Opt. Lett. – 2009. – V. 34, N 8. – P. 1159-1161.
  8. Ozeri, R. Long spin relaxation times in a single-beam blue-detuned optical trap / R. Ozeri, L. Khaykovich and N. Davidson // Phys. Rev. A. – 1999. – V. 59(3). – P. R1750- R1753.
  9. Lin, J.-H. Generation of supercontinuum bottle beam using an axicon / Ja-Hon Lin, Ming-Dar Wei, Hui-Hung Liang, Kuei-Huei Lin and Wen-Feng Hsieh // Optics Express. – 2007. – V. 15, N 6. – P. 2940-2946.
  10. de Angelisa, M. Axially symmetric hollow beams using refractive conical lenses / M. de Angelisa, L. Cacciapuotib, G. Pierattinia, G.M. Tino // Optics and Lasers in Engineering. – 2003. – V.39. – P. 283-291.
  11. Fengtie, W. Generation of self-imaged optical bottle beam by using / Wu Fengtie, Lu Wenhe, Liu Bin // Proc. SPIE. – 2010. – N 7721. – P. 77211C.
  12. Kachalov, D.G. Optimization binary DOE fro formation of the “light bottle” / D.G. Kachalov, K.A. Gamazkov, V.S. Pavelyev, S.N. Khonina // Computer optics. – 2011. V. 35, N 1. – P. 70-76. – (In Russian).
  13. Po-Tse, T. Direct generation of optical bottle beams from a tightly focused end-pumped solid-state laser / T. Po-Tse, H. Wen-Feng, C. Ching-Hsu // Optics Express – 2004. – V. 12, N 24. – P. 5827-5833.
  14. McGloin, D. Three-dimensional arrays of optical bottle beams / D. McGloina, G.C. Spaldinga, H. Melvillea, W. Sibbetta, K. Dholakiaa // Optics Communications. – 2003. – V. 225, N 4-6. – P. 215-222.
  15. Tao, S.H. The generation of an array of nondiffracting beams by a single composite computer generated hologram / S.H. Tao, X.-C. Yuan and B.S. Ahluwalia // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2005. – V. 7. – P. 40-46.
  16. Kotlyar, V.V. Methods of encoding composite DOE / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer // Computer Optics. – 2001. – V. 21. – P. 36-39. – (In Russian).
  17. Durnin, J. Diffraction-free beams / J. Durnin, J.J. Miceli, J.H. Eberly // Phys. Rev. Lett. – 1987. – V. 58. – P. 1499-1501.
  18. Herman, R.M. Hollow beams of simple polarization for trapping and storing atoms / R.M. Herman, T.A. Wiggins // J. Opt. Soc. Am. – 2002. – V. 19, N 1. – P. 116-121.
  19. McQueen, C.A. An experiment to study a “nondiffracting” light beam / C.A. McQueen, J. Arlt, K. Dholakia // Am. J. Phys. – 1999. – V. 67. – P. 912-915.
  20. Kotlyar, V.V. An algorithm for the generation of laser beams with longitudinal periodicity: rotating images / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1997. – V. 44. – P. 1409-1416.
  21. Khonina, S.N. An analysis of the angular momentum of a light field in terms of angular harmonics / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, P. Paakkonen, J. Simonen, J. Tu­runen // Journal of Modern optics. – 2001. – V. 48(10). – P. 1543-1557.
  22. Khonina, S.N. Rotation of microparticles with Bessel beams generated by diffractive elements / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Simonen, J. Turunen // J. Mod. Opt. – 2004. – V. 51, N 14. – P. 2167-2184.
  23. Kotlyar, V.V. Encoding of diffractive optical elements by local phase jump method / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, A.S. Melekhin, V.A. Soifer // Computer optics. – 1999. – V. 19. – P. 54-64. – (In Russian).
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20