Острая фокусировка смешанного линейно-радиально поляризованного света бинарной микролинзой
Стафеев С.С., О'Фаолейн Л., Шанина М.И., Налимов А.Г., Котляр В.В.

Институт систем обработки изображений РАН,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ)
Школа физики и астрономии Университета Сент-Эндрюса, Шотландия

Аннотация:
С помощью бинарной микролинзы в резисте диаметром 14 мкм и фокусом 532 нм (числовая апертура 0,997) лазерный пучок с длиной волны 633 нм со смешанной линейно-радиальной поляризацией, сформированной при отражении линейно-поляризованного Гауссова пучка от четырёхзонного субволнового бинарного дифракционного оптического микроэлемента (микрополяризатора) с золотым покрытием и размером 100×100 мкм, был сфокусирован вблизи поверхности микролинзы в почти круглое фокусное пятно с размерами по полуспаду интенсивности 0,37±0,02 и 0,39±0,02 от длины волны. В случае фокусировки линейно-поляризованного света (при прочих равных условиях) формировалось эллиптическое фокусное пятно с размерами 0,35±0,02 и 0,41±0,02 от длины волны. При этом площади обоих фокусных пятен равны 0,113 от квадрата длины волны. Субволновая фокусировка с помощью двух компонент микрооптики (бинарных микролинзы и микрополяризатора) осуществлена впервые.

Ключевые слова :
радиальная поляризация, отражающая субволновая дифракционная решётка в плёнке золота, бинарная микролинза, субволновый фокус, ближнепольная микроскопия.

Литература:

  1. Kotlyar, V.V. Design of diffractive optical elements modulating polarization / V.V. Kotlyar, O.K. Zalyalov // Optik. – 1996. – V. 103(3). – P. 125-130.
  2. Bomzon, Z. Pancharatnam-Berry phase in space-variant polarization-state manipulations with subwavelength gratings / Z. Bomzon, V. Kleiner, E. Hasman // Optics Letters. – 2001. – V. 26(18). – P. 1424-1426.
  3. Bomzon, Z. Radially and azimuthally polarized beams generated by space-variant dielectric subwavelength gratings / Z. Bomzon, G. Biener, V. Kleiner, E. Hasman // Optics Letters. – 2002. – V. 27(5). – P. 285-287.
  4. Niv, A. Formation of linearly polarized light with axial symmetry by use of space-variant subwavelength gratings / A. Niv, G. Biener, V. Kleiner, E. Hasman // Optics Letters. – 2003. – V. 28(7). – P. 510-512.
  5. Levy, U. Engineering space-variant inhomogeneous media for polarization control / U. Levy, C.-H. Tsai, L. Pang, Y. Fainman // Optics Letters. – 2004. – V. 29(15). – P. 1718-1720.
  6. Lerman, G.M. Generation of a radially polarized light beam using space-variant subwavelength gratings at 1064 nm / G. M. Lerman, U. Levy // Optics Letters. – 2008. – V. 33(23). – P. 2782-2784.
  7. Mehta, A. Spatially polarizing autocloned elements / A. Mehta, J.D. Brown, P. Srinivasan, R.C. Rumpf, E.G. Johnson // Optics Letters. – 2007. – V. 32(13). – P. 1935-1937.
  8. Налимов, А.Г. Отражающий четырёхзонный субволновый элемент микрооптики для преобразования линейной поляризации в радиальную / А.Г. Налимов, Л. О'Фаолейн, С.С. Стафеев, М.И. Шанина, В.В. Котляр //Компьютерная оптика. – 2014. – Т.38, № 2.– С. 229-236. – ISSN 0134-2452.
  9. Kotlyar, V.V. Tight focusing with a binary microaxicon /V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, L. O’Faolain, V.A. Soifer //Optics Letters. – 2011. – V. 36(16). – P. 3100-3102.
  10. Стафеев, С.С. Субволновая фокусировка с помощью зонной пластинки Френеля с фокусным расстоянием 532нм / С.С. Стафеев, Л. О'Фаолейн, М.И. Шанина, В.В. Котляр, В.А. Сойфер// Компьютерная оптика. – 2011. –Т. 35, № 4. – С. 460-461. – ISSN 0134-2452.
  11. 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. O’Faolain, A.A. Kovalev // Applied Optics. – 2013. – V. 52(3). – P.330-339.
  12. Yuan, G.H. Nondiffracting transversally polarized beam / G.H. Yuan, S.B. Wei, X.-C. Yuan // Optics Letters. – 2011. – V. 36(17). – P.3479-3481.
  13. Li, X. Superresolution-focal-volume induced 3.0 Tbytes/disk capacity by focusing a radially polarized beam / X. Li, Y. Cao, M. Gu // Optics Letters. – 2011. – V. 36(13). – P.2510-2512.
  14. Lin, J. Achievement of longitudinally polarized focusing with long focal depth by amplitude modulation / J. Lin, K. Yin, Y. Li, J. Tan // Optics Letters. – 2011. – V. 36(7). – P. 1185-1187.
  15. Lin, H. Generation of an axially super-resolved quasi-spherical focal spot using an amplitude-modulated radially polarized beam / H. Lin, B. Jia, M. Gu // Optics Letters. – 2011. – V. 36(13). – P.2471-2473.
  16. Стафеев, С.С. Особенности измерения субволнового фокусного пятна ближнепольным микроскопом / С.С. Стафеев, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2013. – Т.37, № 3. – С. 332-340. – ISSN 0134-2452.
  17. Li, X. Super-resolved pure-transverse focal fields with an enhanced energy density through focus of an azimuthally polarized first-order vortex beam / X. Li, P. Venugopalan, H. Ren, M. Hong, M. Gu // Optics Letters. – 2014. – V. 39(20). – P.5961-5964.

© 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