stringtranslate.com

Радиальная поляризация

Поворотный поляризатор угла Брюстера. Вверху слева и справа: визуализация САПР; Внизу слева: Схема с траекторией света; Внизу справа: устройство в том виде, в каком оно собрано.

Луч света имеет радиальную поляризацию , если в каждой позиции луча вектор поляризации ( электрического поля ) направлен к центру луча. На практике массив волновых пластинок может использоваться для обеспечения аппроксимации радиально поляризованного луча. В этом случае луч разбивается на сегменты (например, на восемь), и средний вектор поляризации каждого сегмента направлен к центру луча. [1]

Вектор азимутальной поляризации направлен по касательной к лучу, радиально направлен к центру луча.
Лазерные лучи с азимутальной (верхней) и радиальной (нижней) поляризацией.

Радиальную поляризацию можно создать разными способами. Для преобразования поляризации пучка в радиальное состояние можно использовать так называемые q-устройства [2] . Простейшим примером таких устройств является неоднородная анизотропная волновая пластинка с двойным лучепреломлением , осуществляющая трансверсально-неоднородные поляризационные преобразования волны с однородным начальным состоянием поляризации. Другими примерами являются жидкие кристаллы [ 3] и метаповерхности q-пластины . Кроме того, луч с радиальной поляризацией может быть создан лазером или любым коллимированным источником света, в котором окно Брюстера заменено конусом под углом Брюстера . Последний, получивший название «поляризатор с вращающимся углом Брюстера», был впервые предложен и применен на практике (1986) для создания кольцевого зрачка с радиальной поляризацией Гуэррой [4] в Polaroid Corporation (Отдел оптической инженерии Polaroid, Кембридж, Массачусетс) для достижения суперразрешение в их фотонном туннельном микроскопе. Металлический биконус, полученный методом алмазной обработки, был установлен внутри стеклянного цилиндра. Коллимированный свет, попадающий в это устройство, претерпел два отражения воздух-металл в биконусе и одно отражение воздух-стекло под углом Брюстера внутри стеклянного цилиндра, чтобы выйти в виде радиально поляризованного света. Подобное устройство позже было вновь предложено Козавой. [5]

Родственное понятие — азимутальная поляризация , при которой вектор поляризации тангенциален к лучу. Если лазер сфокусирован вдоль оптической оси двулучепреломляющего материала , радиальная и азимутальная поляризации фокусируются в разных плоскостях. Для выбора интересующей поляризации можно использовать пространственный фильтр . [6] Пучки с радиальной и азимутальной поляризацией относятся к классу цилиндрических векторных пучков . [7]

Радиально поляризованный луч может использоваться для создания сфокусированного пятна меньшего размера, чем более традиционный луч с линейной или круговой поляризацией [8] , и его можно использовать в оптическом захвате . [9]

Было показано, что радиально поляризованный луч можно использовать для увеличения информационной емкости оптической связи в свободном пространстве посредством мультиплексирования с разделением мод, [10] , а радиальная поляризация может «самовосстанавливаться» при возникновении препятствий. [11]

При экстремальных интенсивностях радиально поляризованные лазерные импульсы с релятивистской интенсивностью и длительностью импульса в несколько циклов были продемонстрированы посредством расширения спектра, преобразования мод поляризации и соответствующей компенсации дисперсии. [12] Релятивистская продольная компонента электрического поля была предложена в качестве движущей силы ускорения частиц в свободном пространстве [13] [14] и продемонстрирована в экспериментах по проверке концепции. [15]

Рекомендации

  1. ^ Сайто, Ю.; Кобаяши, М.; Хирага, Д.; Фудзита, К.; и другие. (март 2008 г.). «Чувствительное к z-поляризации обнаружение в микрорамановской спектроскопии с помощью радиально поляризованного падающего света». Журнал рамановской спектроскопии . 39 (11): 1643–1648. Бибкод : 2008JRSp...39.1643S. дои : 10.1002/мл.1953.
  2. ^ Петров, Н.В.; Соколенко Б.; Куля, М.С.; Городецкий А.; Черных, А.В. (2 августа 2022 г.). «Проектирование широкополосных векторных и вихревых пучков терагерцового диапазона: I. Обзор материалов и компонентов». Свет: передовое производство . 3 (4): 43. дои : 10.37188/lam.2022.043 .
  3. ^ "Конвертер радиально-азимутальной поляризации" . АРКоптикс . Проверено 30 сентября 2008 г.
  4. ^ Герра, Джон (1990). «Фотонная туннельная микроскопия». Прикладная оптика . 29 (26): 3741–3752. Бибкод : 1990ApOpt..29.3741G. дои : 10.1364/AO.29.003741. PMID  20567479. S2CID  23505916.
  5. ^ Козава, Юичи; Сато, Шуничи (2005). «Генерация радиально поляризованного лазерного луча с помощью конической призмы Брюстера». Оптические письма . 30 (22): 3063–3065. Бибкод : 2005OptL...30.3063K. дои : 10.1364/OL.30.003063. ПМИД  16315722.
  6. ^ Эрдели, Миклош; Гайдаци, Габор (2008). «Радиальный и азимутальный поляризатор с помощью двулучепреломляющей пластинки». Журнал оптики A: Чистая и прикладная оптика . 10 (5): 055007. Бибкод : 2008JOptA..10e5007E. дои : 10.1088/1464-4258/10/5/055007.
  7. ^ Чжан, Цивэнь (2009). «Цилиндрические векторные пучки: от математических представлений к приложениям». Достижения оптики и фотоники . 1 (1): 1. дои :10.1364/AOP.1.000001.
  8. ^ Кубис, С.; Дорн, Р.; Мюллер, Дж.; Руримо, ГК; и другие. (2004). Радиальная поляризация минимизирует размер фокусного пятна . Вашингтон, OSA, Оптическое общество Америки: Оптическое общество Америки. doi :10.1364/IQEC.2004.IWG3. ISBN 978-1-55752-778-3. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  9. ^ Цивэнь Чжан (2004). «Улавливание металлических частиц Рэлея с радиальной поляризацией». Оптика Экспресс . 12 (15): 3377–3382. Бибкод : 2004OExpr..12.3377Z. дои : 10.1364/OPEX.12.003377 . ПМИД  19483862.
  10. ^ Джованни Милионе; и другие. (2015). «Мультиплексирование с разделением режимов 4 × 20 Гбит / с в свободном пространстве с использованием векторных режимов и (де)мультиплексора в режиме q-plate». Оптические письма . 40 (9): 1980–1983. arXiv : 1412.2717 . Бибкод : 2015OptL...40.1980M. дои : 10.1364/OL.40.001980. PMID  25927763. S2CID  31723951.
  11. ^ Джованни Милионе; и другие. (2015). «Измерение самовосстановления пространственно-неоднородных состояний поляризации векторных бесселевых пучков». Журнал оптики . 17 (3): 035617. Бибкод : 2015JOpt...17c5617M. дои : 10.1088/2040-8978/17/3/035617. S2CID  53445904.
  12. ^ Карбахо, Серхио; Гранадос, Эдуардо; Шимпф, Дамиан; Продайте, Александр; Хонг, Кён Хан; Моисей, Джефф; Кертнер, Франц (15 апреля 2014 г.). «Эффективная генерация сверхинтенсивных малоцикловых радиально поляризованных лазерных импульсов». Оптические письма . 39 (8): 2487–2490. Бибкод : 2014OptL...39.2487C. дои : 10.1364/OL.39.002487. ПМИД  24979025.
  13. ^ Саламин, Юсеф; Ху, SX; Хацагорцян Карен З.; Кейтель, Кристоф Х. (апрель 2006 г.). «Взаимодействие релятивистского мощного лазера с веществом». Отчеты по физике . 427 (2–3): 41–155. Бибкод : 2006PhR...427...41S. doi :10.1016/j.physrep.2006.01.002.
  14. ^ Вонг, Лян Цзе; Хонг, Кён Хан; Карбахо, Серджио ; Фаллахи, Арья; Пиот, Филипп; Солячич, Марин; Джоаннопулос, Джон; Кертнер, Франц; Каминер, Идо (11 сентября 2017 г.). «Лазерное ускорение частиц в линейном поле в свободном пространстве». Научные отчеты . 7 (1): 11159. Бибкод : 2017NatSR...711159W. дои : 10.1038/s41598-017-11547-9 . ПМЦ 5593863 . ПМИД  28894271. 
  15. ^ Карбахо, Серджио; Нанни, Эмилио; Вонг, Лян Цзе; Мориена, Густаво; Китли, Филипп; Лоран, Гийом; Миллер, Р. Дж. Дуэйн; Кертнер, Франц (24 февраля 2016 г.). «Прямое продольное лазерное ускорение электронов в свободном пространстве». Физический обзор Ускорители и пучки . 19 (2). 021303.arXiv : 1501.05101 .​ Бибкод : 2016PhRvS..19b1303C. doi : 10.1103/PhysRevAccelBeams.19.021303 .