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]
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]
A radially polarized beam can be used to produce a smaller focused spot than a more conventional linearly or circularly polarized beam,[8] and has uses in optical trapping.[9]
It has been shown that a radially polarized beam can be used to increase the information capacity of free space optical communication via mode division multiplexing,[10] and radial polarization can "self-heal" when obstructed.[11]
At extreme intensities, radially-polarized laser pulses with relativistic intensities and few-cycle pulse durations have been demonstrated via spectral broadening, polarization mode conversion and appropriate dispersion compensation.[12] The relativistic longitudinal electric field component has been proposed as a driver for particle acceleration in free space[13][14] and demonstrated in proof-of-concept experiments.[15]
References
^Saito, Y.; Kobayashi, M.; Hiraga, D.; Fujita, K.; et al. (March 2008). "z-Polarization sensitive detection in micro-Raman spectroscopy by radially polarized incident light". Journal of Raman Spectroscopy. 39 (11): 1643–1648. Bibcode:2008JRSp...39.1643S. doi:10.1002/jrs.1953.
^Petrov, N. V.; Sokolenko, B.; Kulya, M. S.; Gorodetsky, A.; Chernykh, A. V. (2 August 2022). "Design of broadband terahertz vector and vortex beams: I. Review of materials and components". Light: Advanced Manufacturing. 3 (4): 43. doi:10.37188/lam.2022.043.
^"Radial-Azimuthal Polarization Converter". ARCoptix. Retrieved 30 September 2008.
^Kozawa, Yuichi; Sato, Shunichi (2005). "Generation of a radially polarized laser beam by use of a conical Brewster prism". Optics Letters. 30 (22): 3063–3065. Bibcode:2005OptL...30.3063K. doi:10.1364/OL.30.003063. PMID 16315722.
^ 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.
^ Чжан, Цивэнь (2009). «Цилиндрические векторные пучки: от математических представлений к приложениям». Достижения оптики и фотоники . 1 (1): 1. дои :10.1364/AOP.1.000001.
^ 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. ISBN978-1-55752-778-3. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
^ 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.
^ 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.