Лазерный мир

С.Н. Хонина, Р.В. Скиданов, О.Ю. Моисеев // Журнал: Компьютерная оптика, т: 33, 2/2009, с: 138-146, УДК: 535

Методом частичного кодирования рассчитаны бинарные фазовые дифракционные оптические элементы, предназначенные для генерации лазерных пучков Эйри с различными характеристиками дифракционной эффективности и точности. По рассчитанным фазовым распределениям методом жидкостной фотолитографии изготовлены дифракционные оптические элементы с различным шагом дискретизации, которые были экспериментально исследованы и использованы для оптического захвата полистироловых шариков диаметром 5 мкм.

Благодаря компактной концентрации световойэнергии в области малого размера и сохранению такого распределения на значительных расстояниях (т.е. существенное увеличение глубины фокуса по сравнению с гауссовыми лазерными модами) бездифракционные пучки широко используются в различных приложениях: обработка медицинских изображений, неразрушающее исследование материалов, измерение скорости движущегося предмета – во всех этих задачах важно свойство инвариантной протяженности бездифракционного пучка, т.к. производятся измерения параметров движущегося или протяженного предмета.
Бездифракционные пучки, дополнительно обладающие орбитальным угловым моментом, привлекают особое внимание. Эффективность их применения уже продемонстрирована в таких областях как оптический захват и многофункциональное манипулирование микро- и нанообъектами (от биологических клеток до атомов), в задачах нелинейной оптики и физики плазмы. Одним из перспективных направлений является их применение в квантовых вычислениях – бесконечное число ортогональных состояний орбитального углового момента значительно увеличивает количество информации, которая может быть передана одним фотоном.
После того как в конце 80-х годов прошлого века были физически сформированы бесселевые лазерные пучки [1, 2] и была показана эффективность их разнообразного применения, научное сообщество занялось поиском других бездифракционных решений волнового уравнения: параболические пучки [3], гипергеометрические пучки [4, 5], пучки Эйри [6], круговые пучки [7], рассчитывая обогатить бездифракционные пучки новыми свойствами.

Световой пучок, выходящий из твердотельного лазера L (длина волны 532 нм), фокусировался микрообъективом
(20×) на точечной диафрагме D1; пучок, выходящий из диафрагмы, коллимировался линзой L2.
Размер пучка после коллимации составлял 30 мм. Затем пучок обрезался щелевой диафрагмой D2 шириной
1мм. После этого сформированный пучок попадал на ДОЭ (размер 10×10мм), фаза которого представлена на
5 (выбирался для освещения соответствующий участок оптического элемента).
Экспериментально зафиксированные распределения интенсивности, формируемые изготовленными бинарными ДОЭ, показаны на рис. 9.

В работе рассмотрено формирование лазерных пучков Эйри с различными характеристиками дифракционной эффективности и точности с помощью бинарных фазовых дифракционных оптических элементов. Кодирование фазы выполнено методом частичного кодирования при различном значении параметра кодирования α.
Показано, что при α=0,5 происходит формирование пучка Эйри с усилением высокочастотных составляющих.

Полное содержание статьи: http://publications.ssau.ru/files/STAT/236.pdf