Гиперболическая секансная линза со щелью для субволновой фокусировки света
Налимов А.Г., Котляр В.В.

Аннотация:
Моделирование FDTD-методом показало, что бинарная фотонно-кристаллическая гиперболическая секансная микролинза в кремнии (n0 = 3,47) размером 2×5 мкм со щелью шириной 50 нм и длиной 250 нм фокусирует ТМ-поляризованную плоскую волну в фокусное пятно вблизи своей поверхности с шириной λ/23 и дифракционной эффективностью 44% и интенсивность в фокусе в 50 раз превышает интенсивность падающего света.

Ключевые слова :
сверхразрешение, щель, планарный волновод, градиентная линза, линза Микаэляна, субволновая фокусировка.

Литература:

  1. Yoon, J. Subwavelength focusing of light from a metallic slit surrounded by grooves with chirped period / J. Yoon, K. Choi, S.H. Song, G. Lee // J. Opt. Soc. of Korea. – 2005. – V. 9, N 4. – P. 162-168.
  2. Mote, R.G. Near-field focusing properties of zone plates in visible regime – New insights / R.G. Mote, S.F. Yu, B.K. Ng, W. Zhou, S.P. Lau // Opt. Express. – 2008. – V. 16, N 13. – P. 9554-9564.
  3. Huang, K. Realization of a subwavelength focused spot without a longitudinal field component in a solid immersion lens-based system / K. Huang, Y. Li // Opt. Letters. – 2011. – V. 36, N 18. – P. 3536-3538.
  4. Ma, C. Focusing light into deep subwavelength using metamaterial immersion lenses / C. Ma, Z. Liu // Opt. Express. – 2010. – V. 18, N 5. – P. 4838-4844.
  5. Doerr, C.R. Circular grating coupler for creating focused azimuthally and radially polarized beams / C.R. Doerr, L.L. Buhl // Opt. Letters. – 2011. – V. 36, N 7. – P. 1209-1211.
  6. Kotlyar, V.V. Modeling the sharp focus of a radially polarized laser mode using a conical and a binary microaxicon / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev // J. Opt. Soc. Am. B. 2010. – V. 27, N 10. – P. 1991-1997.
  7. Thongrattanasiri, S. Design of hyper-gratings for far field subwavelength focusing in planar geometry / S. Thongrattanasiri, V.A. Podolsky // Proceedings of International Quantum Electronics Conference, Baltimore, Maryland, Joint IQEC Poster Session III, 2009.
  8. Ye, F. Subwavelength vortical plasmonic lattice solitons / Opt. Letters. – 2011. – V. 36, N 7. – P. 1179-1181.
  9. Chen, K.R. Focusing of light beyond the diffraction limit of half the wavelength / K.R. Chen // Opt. Letters. – 2010. – V. 35, N 22. – P. 3763-3765.
  10. Ishii, S. Gold Nanoslit Lenses / S. Ishii, A.V. Kildishev, V.M. Shalaev, K.-P. Chen, V.P. Drachev // Proceedings of Quantum Electronics and Laser Science Conference, CLEO'2011, Baltimore, Maryland.
  11. Ren, G. Off-axis characteristic of subwavelength focusing in anisotropic metamaterials / G. Ren, C. Wang, Z. Zhao, X. Tao, X. Luo // J. Opt. Soc. Am. B. – 2012. – V. 29, N 11. – P. 3103-3108.
  12. Almeida, V.R. Guiding and confining light in void nanostructure / V.R. Almeida, Q. Xu; C.A. Barrios, M. Lipson // Opt. Letters. – 2004. – Vol. 29, N 11. – P. 1209-1211.
  13. Котляр, В.В. Субволновая локализация света в волноводных структурах / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, Я.Ю. Шу­юпова, А.Г. Налимов, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 2. – С. 169-186.
  14. Chien, H.T. Focusing of electromagnetic waves by periodic arrays of air holes with gradually varying radii / H.T. Chien and C.C. Chen // Opt. Exp. – 2006. – V. 14. – P. 10759.
  15. Kurt, H. Graded index photonic crystals / H. Kurt, D.S. Cit­rin // Optics Express. – 2007. – V. 15. – P. 1240-1252.
  16. Cheng, Z. Focusing subwavelength grating coupler for mid-infrared suspended membrane waveguide / Z. Cheng, X. Chen, C.Y. Wong, K. Xu, C.K.Y. Fung, Y.M. Chen, H.K. Tsang // Opt. Letters. – 2012. – V. 37, N 7. – P. 1217-1219.
  17. Ren, G. Subwavelength focusing of light in the planar anisotropic metamaterials with zone plates / G. Ren, Z. Lai, C. Wang, Q. Feng, L. Liu, K. Liu, X. Luo // Opt. Express. – 2010. – V. 18, No. 17. – P. 18151-18157.
  18. Li, G. Subwavelength focusing using a hyperbolic medium with a single slit / G. Li, J. Li, K.W. Cheah // Appl. Optics. – 2011. – V. 50, N 31. – P. G27-G30.
  19. Котляр, В.В. Оптимизация параметров планарной бинарной линзы для видимого диапазона излучения / В.В. Котляр, А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 3. – С. 327-332.
  20. Kotlyar, V.V. High resolution through graded-index microoptics / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, A.G. Nalimov, S.S. Stafeev // Advances in Optical Technologies. – 2012. – V. 2012. – P. 1-9.

© 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