Моды шепчущей галереи в диэлектрическом цилиндре с круглым сечением
Козлов Д.А.

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, Самара, Россия

Аннотация:
При дифракции плоской монохроматической ТЕ-волны на идеальном однородном диэлектрическом цилиндре с резонансным радиусом в несколько длин волн вблизи поверхности на выходе из цилиндра на оптической оси формируются два последовательных максимума интенсивности (два фокуса). Первый субволновый фокус формируется одним из лепестков моды шепчущей галереи, его интенсивность в 50 раз больше интенсивности падающего света, а ширина по полуспаду интенсивности может быть равна 0,155 длины волны. Второй фокус в 2 раза меньше по интенсивности и удлинён, его называют фотонной струей, он формируется на расстоянии около длины волны от поверхности цилиндра и имеет ширину 0,44, а длину – две длины волны. Численно исследованы возможности фокусировки света двухслойным цилиндром, и рассмотрено влияние поглощения материалов на результат фокусировки.

Ключевые слова:
диэлектрический цилиндр, моды шепчущей галереи, субволновая фокусировка света.

Цитирование:
Козлов, Д.А. Моды шепчущей галереи в диэлектрическом цилиндре с круглым сечением / Д.А. Козлов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 3. – С. 377-384. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-377-384.

Литература:

  1. 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. – Vol. 12, Issue 7. – P. 1214-1220. – DOI: 10.1364/OPEX.12.001214.
  2. Geints, Yu.E. Modeling spatially localized photonic nanojets from phase diffraction gratings / Yu.E. Geints, A.A. Zemlyanov // Journal of Applied Physics. – 2016. – Vol. 119, Issue 15. – 153101. – DOI: 10.1063/1.4946846.
  3. Geints, Yu.E. Localized light jets from radially symmetric nonspherical dielectric microparticles / Yu.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina // Atmospheric and Oceanic Optics. – 2015. – Vol. 28, Issue 5. – P. 436-440. – DOI: 10.1134/S1024856015050048.
  4. Mao, X. Tunable photonic nanojet formed by generalized Luneburg lens / X. Mao, Y. Yang, H. Dai, D. Luo, B. Yao, Sh. Yan // Optics Express. – 2015. – Vol. 23, Issue 20. – P. 26426-26433. – DOI: 10.1364/OE.23.026426.
  5. Geints, Y.E. Photonic nanojet calculations in layered radially inhomogeneous micrometer-sized spherical particles / Y.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina // Journal of the Optical Society of America B. – 2011. – Vol. 28, Issue 8. – P. 1825-1830. – DOI: 10.1364/JOSAB.28.001825.
  6. Han, L. Photonic jet generated by spheroidal particle with Gaussian-beam illumination / L. Han, Y. Han, G. Gouesbet, J. Wang, G. Gréhan // Journal of the Optical Society of America B. – 2014. – Vol. 31, Issue 7. – P. 1476-1483. – DOI: 10.1364/JOSAB.31.001476.
  7. Grojo, D. Bessel-like photoic nanojets from core-shell sub-wavelength spheres / D. Grojo, N. Sandeau, L. Boarino, C. Constantinescu, N. De Leo, M. Laus, K. Sparnacci // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, Issue 13. – P. 3989-3992. – DOI: 10.1364/OL.39.003989.
  8. Shen, Y. Ultralong photonic nanojet formed by a two-layer dielectric microsphere / Y. Shen, L.V. Wang, J.-T. Shen // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, Issue 14. – P. 4120-4123. – DOI: 10.1364/OL.39.004120.
  9. Gu, G. Super-long photonic nanojet generated from liquid-filled hollow microcylinder / G. Gu, R. Zhou, Z. Chen, H. Xu, G. Cai, M. Hong // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40, Issue 4. – P. 625-628. – DOI: 10.1364/OL.40.000625.
  10. Liu, C.-Y. Photonic nanojet modulation by elliptical microcylinders / C.-Y. Liu, L.-J. Chang // Optik. – 2014. – Vol. 125, Issue 15. – P. 4043-4046. – DOI: 10.1016/j.ij­leo.2014.01.116.
  11. Xu, B.B. Annular focusing lens based on transformation optics / B.B. Xu, W.X. Jiang, G.X. Yu, T.J. Cui // Journal of Optical Society of America A. – 2014. – Vol. 31, Issue 5. – P. 1135-1140. – DOI: 10.1364/JOSAA.31.001135.
  12. McCloskey, D. Low divergence photonic nanojets from Si3N4 microdisks / D. McCloskey, J.J. Wangm, J.F. Done­gan // Optics Express. – 2012. – Vol. 20, Issue 1. – P. 128-140. – DOI: 10.1364/OE.20.000128.
  13. Foreman, M.R. Whispering gallery mode sensors / M.R. Foreman, J.D. Swaim, F. Vollmer // Advances in Optics and Photonics. – 2015. – Vol. 7, Issue 2. – P. 168-240. – DOI: 10.1364/AOP.7.000168.
  14. Gorodetsky, M.L. Ultimate Q of optical microsphere resonators / M.L. Gorodetsky, A.A. Savchenkov, V.S. Ilchenko // Optics Letters. – 1996. – Vol. 21, Issue 7. – P. 453-455. – DOI: 10.1364/OL.21.000453.
  15. Geints, Y.E. Photonic jets from resonantly excited transparent dielectric microspheres / Y.E. Geints, A.A. Zemlyanov, E.K. Panina // Journal of the Optical Society of America B. – 2012. – Vol. 29, Issue 4. – P. 758-762. – DOI: 10.1364/JOSAB.29.000758.
  16. Козлов, Д.А. Резонансная фокусировка лазерного света однородным диэлектрическим микроцилиндром / Д.А. Козлов, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 3. – С. 393-396.
  17. Kotlyar, V.V. Calculating the resonance radius of a dielectric cylinder under illumination by a plane TE-wave / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, D.A. Kozlov // Optik. – 2016. – Vol. 127, Issue 8. – P. 3803-3808. – DOI: 10.1016/j.ij­leo.2016.01.058.
  18. Дифракционная нанофотоника / А.В. Гаврилов, Д.Л. Го­ловашкин, П.Н. Дьяченко, А.А. Ковалёв, В.В. Котляр, А.Г. Налимов, Д.В. Нестеренко, В.С. Павельев, Р.В. Ски­данов, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина, Я.О. Шуюпова; под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2011. – 680 с. – ISBN: 978-5-9221-1237-6.
  19. Jitian, S. Determination of optical constants of polystyrene from IR reflection-absorption spectra / S. Jitian // Analele Universitatii "Eftimie Murgu Resita". – 2011. – XVIII(1). – P. 41-48.
  20. Inagaki, T. Optical properties of polystyrene from the near-infrared to the X-ray region and convergence of optical sum rules / T. Inagaki, E.T. Arakawa, R.N. Hamm, M.W. Wil­liams // Physical Review B. – 1977. – Vol. 15, Issue 6. – P. 3243-3253. – DOI: 10.1103/PhysRevB.15.3243.
  21. Sharma, D. Comparison of optical properties of spun cast polystyrene and iodine doped films / D. Sharma, P. Sharma, A.Kr. Singh, N. Thakur // Optoelectronics and Advanced Materials – Rapid Communications. – 2009. – Vol. 3, Issue 4. – P. 371-375.
  22. Kanuchová, Z. Space weathering of asteroidal surfaces. Influence on the UV-Vis spectra / Z. Kanuchová, G.A. Baratta, M. Gorozzo, G. Strazzulla // Astronomy & Astrophysics. – 2010. – Vol. 517. – A60. – DOI: 10.1051/0004-6361/201014061.


© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20