Моделирование фокусировки фемтосекундного импульса эллипсоидом, параболоидом, сферой и полусферой
Козлова Е.С., Котляр В.В.

Аннотация:
Численное моделирование FDTD-методом показало, что при фокусировке двух линейно поляризованных импульсов длительностью 1,24 фс и 2,98 фс (с плоским волновым фронтом и центральной длиной волны 532 нм) с помощью кварцевой микросферы с диаметром 2 мкм не происходит временного уширения импульсов, а пространственное уширение немного больше для менее короткого импульса. В отличие от сферы при фокусировке полусферой, параболоидом и эллипсоидом (все с максимальным сечением диаметром 2 мкм) пространственное и временное уширение импульсов происходит нормальным образом: более короткий импульс уширяется больше, чем менее короткий.

Ключевые слова :
FDTD-метод, микрооптика, фемтосекундный импульс, острая фокусировка света, микросфера, микроэллипсоид, микропараболоид, микролинза, дисперсионная модель Селлмейера.

Литература:

  1. Hecht, J. Spectral Broadening Advances Quest for Single-Cycle Pulses / J. Hecht // Laser Focus World. – 2011. – Vol. 47(8). – P. 65-70.
  2. Krauss, G. Synthesis of a single cycle of light with compact erbium-doped fiber technology / G. Krauss, S. Lohss, T Hanke, A. Sell, S. Eggert, R. Huber and A. Leitenstorfer // Nature Photonics. – 2010. – Vol. 4. – P. 33-35.
  3. Fourmaux, S., Laser Pulse Contrast Ratio Cleaning in 100 TW Scale Ti: Sapphire Laser Systems / S. Fourmaux, S. Payeur, Ph. Lassonde, J.C. Kieffer and F. Martin // Laser Systems for Applications. – 2011. – P. 139-154.
  4. Block, М. Few-cycle high-contrast vortex pulses / M. Block, J. Jahns and R. Grunwald // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37(18). – P. 3804-3806.
  5. Povolotskiy, A. 2D and 3D laser writing for integrated optical elements creation / A. Povolotskiy, A. Shimko, A. Manshina // Mondello Proceedings of WFOPC2005: Elioticinese Service Point srl. – 2005. – Vol 4. – P. 196-202.
  6. Cheng, Ya. Microfabrication of 3D hollow structures embedded in glass by femtosecond laser for Lab-on-a-chip applications / Ya. Cheng, K. Sugioka, K. Midorikawa // Applied Surface Science. – 2005. – Vol. 248 – P. 172-176.
  7. Liu, X. Laser ablation and micromachining with ultrashort laser pulses / X. Liu, D. Du, G. Mourou // IEEE Quantum Electron. – 1997. – Vol. 38. – P. 1706.
  8. Крюков, П.Г. Лазеры ультракоротких импульсов и их применение / П.Г. Крюков. – Долгопрудный, 2012. – 248 с.
  9. Бочкарёв, Н.Н. Взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с биологическим веществом / Н.Н. Бочкарев [и др.]. – Томск, 2007. – 122 с.
  10. Liu, Z. Ultraviolet conical emission produced by high-power femtosecond laser pulse in transparent media / Z. Liu, X. Lu, Q. Liu, S. Sun, L. Li, X. Liu, Ding, B. Hu // Appl. Phys. B. – 2012. – Vol. 108 – P. 493-500.
  11. Piglosiewicz, B. Ultrasmall bullets of light – focusing few-cycle light pulses to the diffraction limit / B. Piglosiewicz, D. Sadiq, M. Mascheck, S. Schmidt, M. Silies, P. Vasa and C. Lienau // Optics Express. – 2011. – Vol. 19(15). – P. 14451-14463.
  12. Pontalti, R. The frequency dependent FDTD method for multi-frequency results in microwave hyperthermia treatment simulation / R. Pontalti, L. Cristoforetty and L. Ces­catti // Phys. Med. Biol. – 1993. – Vol. 38 – P. 1283-1298.
  13. Lee, J. Effective medium approach of left-handed material using a dispersive FDTD method / J. Lee, J. Lee, H. Kim, N. Kang, H. Jung // IEEE Transaction of Magnetics. – 2005. – Vol. 41(5) – P. 1484-1487.
  14. Ахманов, C.А. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов / С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С. Чиркин. – М.: Наука, 1988. – 312 с.
  15. Etchegoin, P.G. An analytic model for the optical properties of gold / P.G. Etchegoin, E.C. Le Ru and M. Meyer // The Journal of Chemical Physics. – 2006. – Vol. 125 – P. 164705.
  16. Акопян, А.А. Геометрические свойства кривых второго порядка / А.А. Акопян, А.В. Заславский. –М: Издательство МЦНМО, 2007. – 136 с.
  17. Трембач, В.В. Световые приборы / В.В. Трембач. – М.: Высшая школа, 1990, – 463 с.
  18. Couairon, A. Filamentation and damage in fused silica induced by tightly focused femtosecond laser pulses / A. Couai­ron, L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz // Phys. Rev. B. – 2005. – Vol. 71. – P. 125435-125441.

© 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