Полые цепочноподобные пучки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

С целью генерации цепочноподобных пучков с внедренной фазовой сингулярностью рассмотрена дифракция пучка Бесселя первого порядка на зонных пластинках с двумя открытыми нечетными зонами Френеля. Показано, что размер капсулы зависит от номера второй открытой нечетной зоны Френеля и фокусного расстояния зонной пластинки. Изменение относительной освещенности зон приводит к изменению контраста между темными и светлыми областями. Наилучший контраст соответствует одинаковой освещенности зон. Экспериментально сгенерирован цепочноподобный пучок со встроенным вихрем в результате дифракции пучка Бесселя первого порядка на зонной пластинке с первой и девятой открытыми зонами Френеля. Экспериментально доказано присутствие дислокации и исследованы особенности сгенерированного пучка. Обнаружено хорошее соответствие между экспериментальными результатами и результатами моделирования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Дмитрий Юрьевич Черепко

Южно-Уральский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: journal@electronics.ru

студент магистратуры

Россия, Челябинск

Наталия Дмитриевна Кундикова

Южно-Уральский государственный университет; Институт электрофизики, Уральское отделение Российской академии наук

Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0000-0002-5880-9393

доктор ф.-м. наук, профессор, зав лабораторий

Россия, Челябинск; Екатеринбург

Иван Игоревич Попков

Институт электрофизики, Уральское отделение Российской академии наук

Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0009-0008-4259-4376

кандидат ф.-м. наук, науч. сотрудник

Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Forbes A. Structured Light from Lasers. Laser Photonics Rev. 2019;13(11):1–19. doi: 10.1002/lpor.201900140.
  2. Orlov S, Vosylius V, Gotovski P, Grabusovas A, Baltrukonis J, Gertus T. Vector beams with parabolic and elliptic cross-sections for laser material processing applications. J Laser Micro Nanoeng. 2018;13(3):280–6. doi: 10.2961/jlmn.2018.03.0023.
  3. Möhl A, Kaldun S, Kunz C, Müller FA, Fuchs U, Gräf S. Tailored focal beam shaping and its application in laser material processing. J Laser Appl. 2019;31(4):042019. doi: 10.2351/1.5123051.
  4. Gao D, Ding W, Nieto-Vesperinas M, Ding X, Rahman M, Zhang T, et al. Optical manipulation from the microscale to the nanoscale: Fundamentals, advances and prospects. Light Sci Appl. 2017;6: e17039. doi: 10.1038/lsa.2017.39.
  5. Otte E, Denz C. Optical trapping gets structure: Structured light for advanced optical manipulation. Appl Phys Rev. 2020;7(4): 041308. doi: 10.1063/5.0013276.
  6. Alpmann C, Schöler C, Denz C. Elegant Gaussian beams for enhanced optical manipulation. Appl Phys Lett. 2015;106(24): 241102. doi: 10.1063/1.4922743.
  7. Willner AE, Liu C. Perspective on using multiple orbital-angular-momentum beams for enhanced capacity in free-space optical communication links. Nanophotonics. 2020;10(1):225–33. doi: 10.1515/nanoph-2020-0435.
  8. Willner AE, Pang K, Song H, Zou K, Zhou H. Orbital angular momentum of light for communications. Appl Phys Rev. 2021;8(4):041312. doi: 10.1063/5.0054885.
  9. Wang J, Liu J, Li S, Zhao Y, Du J, Zhu L. Orbital angular momentum and beyond in free-space optical communications. Nanophotonics. 2022;11(4):645–80. doi: 10.1515/nanoph-2021-0527.
  10. Xian M, Xu Y, Ouyang X, Cao Y, Lan S, Li X. Segmented cylindrical vector beams for massively-encoded optical data storage. Sci Bull [Internet]. 2020;65(24):2072–9. doi: 10.1016/j.scib.2020.07.016.
  11. Calvo ML, Rodrigo JA, Alieva T. Generation of chain like beams. ICO20 Opt Inf Process. 2006;6027(60270):60270Z. doi: 10.1117/12.667925.
  12. Kundikova N.D., Ryzhkova A. V., Alieva T., Calvo M. L., Rodrigo J. A. Eksperimental’noe sozdanie i issledovanie struktury «cepochno-obraznyh» puchkov. Optika i spektroskopiya. 2008;104(5):834–8. Кундикова Н. Д., Рыжкова А. В., Alieva T., Calvo M. L., Rodrigo J. A. Экспериментальное создание и исследование структуры «цепочно-образных» пучков. Оптика и спектроскопия. 2008;104(5):834–8.
  13. Ferrando V., Calatayud A., Giménez F., Furlan W. D., Monsoriu J. a. Cantor dust zone plates. Opt Express. 2013;21(3):2701–6. doi: 10.1364/OE.21.002701.
  14. Mendoza-Yero O., Fernández-Alonso M., Mínguez-Vega G., Lancis J., Climent V., Monsoriu J. A. Fractal generalized zone plates. J Opt Soc Am A [Internet]. 2009 May 1;26(5):1161–6. doi: 10.1364/JOSAA.26.001161.
  15. Liberman V. S., Zel’dovich B. Y. Spin-orbit interaction of a photon in an inhomogeneous medium. Phys Rev A. 1992;46(8):5199–207. doi: 10.1103/PhysRevA.46.5199.
  16. Dooghin A. V., Kundikova N. D., Liberman V. S., Zeldovich B. Y. Optical Magnus effect. Phys Rev A. 1992;45(11):8204–8. doi: 10.1103/PhysRevA.45.8204.
  17. Abdulkareem S., Kundikova N. Joint effect of polarization and the propagation path of a light beam on its intrinsic structure. Opt Express. 2016;24(17):19157–65. doi: 10.1364/OE.24.019157.
  18. Tao S. H., Yuan X. C., Lin J., Burge R. E. Sequence of focused optical vortices generated by a spiral fractal zone plate. Appl Phys Lett. 2006;89(3): 031105. doi: 10.1063/1.2226995.
  19. Heckenberg N. R., McDuff R., Smith C. P., White A. G. Generation of optical phase singularities by computer-generated holograms. Opt Lett. 1992;17(3):221–3. doi: 10.1364/OL.17.000221.
  20. Cherepko D. Y., Kundikova N. D., Popkov I. I., Alieva T. Chain-like beams with phase singularity. Proceedings of SPIE. 2011;8011:80115Y-7. doi: 10.1117/12.902110.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение бинарной амплитудной маски с первой и девятой открытыми зонами Френеля F = 145 см

Скачать (101KB)
Метаданные
3. Рис. 2. «Дифракционные деревья» для зонной пластинки с первой и девятой открытыми зонами Френеля: a) дифракция пучка Гаусса; b) дифракция пучка Бесселя первого порядка

Скачать (236KB)
Метаданные
4. Рис. 3. «Дифракционные деревья» пучка Бесселя первого порядка для зонной пластинки с первой и пятой открытыми зонами Френеля (a), для зонной пластинки с первой и девятой открытыми зонами Френеля (b) и зонной пластинки с первой и тринадцатой открытыми зонами Френеля (c). Равное количество световой энергии проходило через каждую из двух открытых зон

Скачать (364KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Освещенность зонных пластинок с первой и девятой открытыми зонами Френеля пучком Бесселя первого порядка: a) J9 / J1 = 0; b) J9 / J1 = 0,5; c) J9 / J1 = 2,5

Скачать (243KB)
Метаданные
6. Рис. 5. «Дифракционные деревья» пучка Бесселя первого порядка для пучка с радиусом первого кольца равным 2,3 мм (a); 3,45 мм (b); 4,6 мм (c)

Скачать (339KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Профиль цепочноподобного пучка на расстоянии 1,26 м для различного радиуса первого кольца пучка Бесселя: a) J9 / J1 = 0,5, b) J9 / J1 = 2,5

Скачать (257KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние фокусного расстояния зонной пластинки на «дифракционное дерево» пучка (J9 / J1 = 1): a) F = 0,9; b) F = 1,2; c) F = 1,5

Скачать (376KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Экспериментальная установка, используемая для исследования свойств полых цепочноподобных пучков (более подробная информация приведена в тексте)

Скачать (171KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Экспериментальное (слева) и рассчитанное (справа) распределение поперечной интенсивности пучка на расстоянии 1,6 м, J9 / J1 = 7

Скачать (264KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Интерференционная картина пучка Гаусса с полым цепечноподобным пучком

Скачать (207KB)
Метаданные
12. Рис. 11. «Дифракционное дерево», построенное на основе экспериментальных данных (слева) и рассчитанное численно (справа); F = 1,46 м, J9 / J1 = 7

Скачать (236KB)
Метаданные

© Черепко Д.Ю., Кундикова Н.Д., Попков И.И., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах