Фотонные струи, сформированные квадратными микроступеньками
Котляр В.В.
, Стафеев С.С., Фельдман А.

Аннотация:

Экспериментально показано, что микроступеньки с квадратным сечением на кварцевой подложке со стороной квадрата 0,4 мкм; 0,5 мкм; 0,6 мкм и 0,8 мкм и высотой 500 нм при освещении со стороны подложки линейно поляризованным лазерным светом с длиной волны λ = 633 нм формируют вблизи своей поверхности области повышенной интенсивности (фотонные струи), превышающие интенсивность падающего света почти в 6 раз и имеющие в сечении диаметры по полуспаду интенсивности 0,44λ; 0,43λ; 0,39λ и 0,47λ, которые меньше дифракционного предела 0,51λ. Причём когда сторона квадрата ступеньки меньше длины волны, фокус находится внутри ступеньки, а когда сторона квадрата больше длины волны, фокус снаружи ступеньки, и это похоже на оптическую свечу. Формировать фотонную струю с помощью фиксированной ступеньки на подложке удобнее, чем с помощью микросферы, которую нужно как-то удерживать. Кроме того, все на сегодня экспериментально зарегистрированные фокусные пятна для диэлектрических микросфер больше дифракционного предела.

Ключевые слова :
фотонная струя, микроступенька, finite-difference time-domain-метод (FDTD-метод), сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (СБОМ).

Литература:

  1. Lu, Y.F. Laser Writing of a Subwavelength Structure on Silicon (100) Surfaces with Particle-Enhanced Optical Irradiation / Y.F. Lu, L. Zhang, W.D. Song, Y.W. Zheng, B.S. Luk’yanchuk // JETP Letters. – 2000. – V. 72(9). – P. 457-459.
  2. McLeod, E. Subwavelength direct-write nanopatterning using optically trapped microspheres / E. McLeod, C.B. Arnold // Nature Nano. – 2008. – V. 3. – P. 413-417.
  3. Li, X. Optical analysis of nanoparticles via enhanced backscattering facilitated by 3-D photonic nanojets / X. Li, Z. Chen, A. Taflove, V. Backman // Optics Express. – 2005. – V. 13(2). – P. 526-533.
  4. Ferrand, P. Direct imaging of photonic nanojets / P. Ferrand, J. Wenger, A. Devilez, M. Pianta, B. Stout, N. Bo­nod, E. Popov, H. Rigneault // Optics Express. – 2008. – V. 16(10). – P. 6930-6940.
  5. Kong, S.-C. Quasi one-dimensional light beam generated by a graded-index microsphere/ S.-C. Kong, A. Taflove, V. Backman // Optics Express. – 2009. – V. 17(5). – P. 3722-3731.
  6. Devilez, A. Three-dimensional subwavelength confinement of light with dielectric microspheres / A. Devilez, N. Bonod, J. Wenger, D. Gérard, B. Stout, H. Rigneault, E. Popov // Optics Express. – 2009. – V. 17(4). – P. 2089-2094.
  7. Chen, Z. Photonic nanojet enhancement of backscattering of light by nanoparticles: a potential novel visible-light ultramicroscopy technique / Z. Chen, A. Taflove, V. Backman // Optics Express. – 2004. – V. 12(7). – P. 1214-1220.
  8. McCloskey, D. Low divergence photonic nanojets from Si3N4 microdisks / D. McCloskey, J.J. Wang, J.F. Donegan  // Optics Express. – 2012. – V. 20(1). – P. 128-140.
    http://optics.synopsys.com/rsoft/
  9. Kotlyar, V.V. Analysis of the shape of a subwavelength focal spot for the linearly polarized light / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, Y. Liu, L. OFaolain, A.A. Kovalev // Appl. Opt. – 2013. – V. 52(3). – P. 330-339.
  10. Котляр, В.В. Субволновая локализация света в волноводных структурах / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, Я.О. Шу­юпова, А.Г.  Налимов, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 2. – С. 169-186.
  11. Kotlyar, V.V. Curved laser microjet in near field / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, S.S. Stafeev // Appl. Opt. – 2013. – V. 52(18). – P. 4131-4136.
  12. Stafeev, S.S. Subwavelength focusing of laser light by microoptics / S.S. Stafeev, V.V. Kotlyar, L. O'Faolain // J. Mod. Opt. – 2013. – V. 60(13). – P. 1050-1059.

© 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