RU150126U1 - DEVICE FOR FORMING AZIMUTALLY AND RADIALLY POLARIZED BEAMS OF LIGHT - Google Patents
DEVICE FOR FORMING AZIMUTALLY AND RADIALLY POLARIZED BEAMS OF LIGHT Download PDFInfo
- Publication number
- RU150126U1 RU150126U1 RU2014149441/93U RU2014149441U RU150126U1 RU 150126 U1 RU150126 U1 RU 150126U1 RU 2014149441/93 U RU2014149441/93 U RU 2014149441/93U RU 2014149441 U RU2014149441 U RU 2014149441U RU 150126 U1 RU150126 U1 RU 150126U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal
- lens
- laser
- radially polarized
- axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Устройство для формирования радиально и азимутально поляризованных пучков света, включающее лазер, поляризатор, λ/4 пластину и две линзы, расположенные по ходу луча, одноосный кристалл, расположенный между линзами, причем ось кристалла совпадает с осью распространения лазерного пучка, и регистратор, отличающееся тем, что дополнительно содержит компьютерно-синтезированную голограмму, расположенную между лазером и поляризатором, и диафрагму, расположенную между второй линзой и регистратором.A device for forming radially and azimuthally polarized light beams, including a laser, a polarizer, a λ / 4 plate and two lenses located along the beam, a uniaxial crystal located between the lenses, the axis of the crystal coinciding with the axis of propagation of the laser beam, and a registrar, characterized in that additionally contains a computer-synthesized hologram located between the laser and the polarizer, and a diaphragm located between the second lens and the registrar.
Description
Полезная модель относится к поляризационной оптике и кристаллооптике и может быть использовано в устройствах захвата, микроскопии, спектроскопии, обработке материалов, литографии, поскольку радиально и азимутально поляризованные лазерные пучки способны создавать крайне узкую зону фокуса и формировать электрическое поле только с продольной компонентой при жесткой фокусировке.The utility model relates to polarization optics and crystal optics and can be used in capture devices, microscopy, spectroscopy, material processing, lithography, since radially and azimuthally polarized laser beams are able to create an extremely narrow focus area and form an electric field with only a longitudinal component under tight focusing.
В качестве прототипа выбрано устройство (Воляр А.В. Фокусировка сингулярных пучков/ А.В. Воляр, Т.А. Фадеева // Оптика и спектроскопия. - 2004. - Т.96, №1. - С. 108-118).A device was chosen as a prototype (A. Volar, Focusing of singular beams / A. V. Volar, T. A. Fadeeva // Optics and Spectroscopy. - 2004. - T. 96, No. 1. - P. 108-118) .
Устройство состоит из лазера, расположенного по ходу луча первой линзы, одноосного кристалла, ось которого ориентирована в плоскости распространения луча, второй линзы, расположенной между кристаллом и регистратором, и регистратора.The device consists of a laser located along the beam of the first lens, a uniaxial crystal, the axis of which is oriented in the plane of beam propagation, a second lens located between the crystal and the recorder, and a registrar.
Недостатком устройства является ограничение функциональных возможностей за счет отсутствия в устройстве блока для наблюдения азимутально и радиально поляризованных пучков.The disadvantage of this device is the limitation of functionality due to the absence in the device of a unit for observing azimuthally and radially polarized beams.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать устройство путем формирования в фокальных плоскостях чистые азимутально и радиально поляризованные пучки, а также обеспечения возможности управлять их положениями.The utility model is based on the task of improving the device by forming clean azimuthally and radially polarized beams in focal planes, as well as providing the ability to control their positions.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для формирования радиально и азимутально поляризованных пучков света, включающем лазер, поляризатор, А/4 пластину и две линзы, расположенные по ходу луча, одноосный кристалл, расположенный между линзами, причем ось кристалла совпадает с осью распространения лазерного пучка и регистратор, согласно полезной модели, дополнительно содержит компьютерно-синтезированную голограмму, расположенную между лазером и поляризатором, диафрагму, расположенную между второй линзой и регистратором.The problem is solved in that in the device for the formation of radially and azimuthally polarized light beams, including a laser, a polarizer, an A / 4 plate and two lenses located along the beam, a uniaxial crystal located between the lenses, and the axis of the crystal coincides with the laser propagation axis the beam and the recorder, according to the utility model, further comprises a computer-synthesized hologram located between the laser and the polarizer, a diaphragm located between the second lens and the registrar.
Устройство содержит (чертеж) лазер 1, расположенные по ходу луча компьютерно-синтезированную голограмму 2, поляризатор 3 и А/4 пластину 4, линзу 5, одноосный кристалл 6, вторую линзу 7, диафрагму 8 и регистратор 9.The device contains (drawing) a laser 1 located along the beam of a computer-synthesized hologram 2, a polarizer 3 and A / 4 plate 4, a lens 5, a uniaxial crystal 6, a second lens 7, aperture 8 and a recorder 9.
Устройство позволяет сформировать азимутально и радиально поляризованные пучки с более 90 % эффективностью в различных фокальных плоскостях.The device allows the formation of azimuthally and radially polarized beams with more than 90% efficiency in various focal planes.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Свет от лазера 1 проходит последовательно через компьютерно-синтезированную голограмму 2, с помощью которой формируется единично заряженный вихрь, поляризатор 3 и А/4 пластину 4, которые позволяют получить циркулярную поляризацию. Полученный циркулярно-поляризованный пучок фокусируется с помощью линзы 5 в одноосный кристалл 6 при этом ось распространения пучка совпадает с осью кристалла. Поле выходного пучка после кристалла собирается с помощью второй линзы 7 и с помощью диафрагмы 8 вырезается поле либо радиальной моды, если расположить диафрагму в плоскости фокусировки необыкновенного пучка, либо азимутальной моды, если поставить диафрагму в плоскости фокусировки обыкновенного пучка.The light from the laser 1 passes sequentially through a computer-synthesized hologram 2, with the help of which a unit-charged vortex, a polarizer 3, and A / 4 plate 4 are formed, which make it possible to obtain circular polarization. The obtained circularly polarized beam is focused using a lens 5 into a uniaxial crystal 6, while the axis of propagation of the beam coincides with the axis of the crystal. The field of the output beam after the crystal is collected using the second lens 7 and the field of either the radial mode is cut out using the diaphragm 8 if the diaphragm is placed in the focus plane of the extraordinary beam or the azimuthal mode if the diaphragm is placed in the focus plane of an ordinary beam.
Пусть циркулярно-поляризованный сингулярный параксиальный пучок, переносящий единичный оптический вихрь, когда топологический заряд и циркуляция поляризации имеют разные знаки, фокусируется в одноосный кристалл, где он разделяется на два, обыкновенный и необыкновенный, распространяющиеся вдоль оптической оси. Циркулярно-поляризованный пучок внутри кристалла, ось которого ориентирована в плоскости распространения пучка, представляет из себя сумму азимутально и радиально поляризованных пучков. Е_={Г 0 -Г е )ехр(-1ср)^ Let a circularly polarized singular paraxial beam that carries a single optical vortex, when the topological charge and polarization circulation have different signs, focus into a uniaxial crystal, where it is divided into two, ordinary and extraordinary, propagating along the optical axis. The circularly polarized beam inside the crystal, whose axis is oriented in the plane of beam propagation, is the sum of azimuthally and radially polarized beams. E _ = {Г 0 -Г е ) exp (-1av) ^
где Ке = (v/<£ e )exp[-ikn,r 2 /(2q o j[ q o , e = S + f 2 q< 2 °*> /f/2 -, where Ke = (v / <£ e ) exp [-ikn, r 2 / (2q o j [q o , e = S + f 2 q < 2 ° *> / f / 2 -,
cr = 1 - iz/zn z n = ктсор, /2 n cr = 1 - iz / zn z n = ktsor, / 2 n
параметры системы, , ° - длина Рэлея, щ - показательsystem parameters,, ° - Rayleigh length, u - indicator
преломления среды после кристалла, °< е - показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, ° - радиус перетяжки исходного пучка.the refraction of the medium after the crystal, ° < e are the refractive indices of the ordinary and extraordinary rays, ° is the radius of the waist of the initial beam.
Каждый из этих пучков характеризуется своей собственной длиной Рэлея ° и е ,w(z) различными радиусами кривизны и шириной перетяжки v ' на выходе из кристалла.Each of these beams is characterized by its own Rayleigh length ° and e , w (z) with different radii of curvature and a waist width v ' at the exit from the crystal.
На выходе кристалла пучок попадает в среду с показателем преломления п и свободно распространяется до плоскости второй линзы 7, расположенной на расстоянииAt the exit of the crystal, the beam enters the medium with a refractive index n and freely distributed to the plane of the second lens 7, located at a distance
d от выходной грани кристалла. Линза 7 имеет фокусное расстояние * . С помощью линзы пучок фокусируется в фокальной плоскости, при этом положение фокальных плоскостей азимутально и радиально поляризованных пучков определяется рядом d from the exit face of the crystal. Lens 7 has a focal length *. Using a lens, the beam is focused in the focal plane, while the position of the focal planes of azimuthally and radially polarized beams is determined by
параметров: показателями преломления °' е кристалла, толщиной кристалла z, расстоянием линзы от выходной грани кристалла d, показателем преломления среды после кристалла п и фокусным расстоянием линзы 7 f. Изменение этих параметров влияет на положение фокальных плоскостей.parameters: refractive index ° e of the crystal, crystal thickness z, distance of the lens from the exit face of the crystal d, refractive index of the medium after the crystal n, and focal length of the lens 7 f. A change in these parameters affects the position of the focal planes.
Расстояние плоскости фокусировки азимутально поляризованного модового пучка от линзы определяется следующим образом:The distance of the focus plane of the azimuthally polarized mode beam from the lens is determined as follows:
L°L ° ff =f= f
о "о J У" оo "o j u" o
И расстояние плоскости фокусировки радиально поляризованного модового пучка от линзы:And the distance of the focus plane of the radially polarized mode beam from the lens:
Yl YIYl yi
где °' е - показателями преломления кристалла, z- толщина кристалла, d -расстояние линзы от выходной грани кристалла, п - показатель преломления среды послеwhere ° ' e are the refractive indices of the crystal, z is the thickness of the crystal, d is the distance of the lens from the exit face of the crystal, and n is the refractive index of the medium after
кристалла, f - фокусное расстояние линзы 2, °, е - длина Рэлея.crystal, f is the focal length of the lens 2 , °, e is the Rayleigh length.
Радиусы перетяжки в фокальной плоскости одного из пучков могут отличаться друг от друга в десятки раз. Это позволяет сформировать в каждой из фокальных плоскостей распределение поляризации, характерное для азимутально и радиально поляризованных пучков. Расстояние между двумя фокусами определяется следующим образом:The radii of the waist in the focal plane of one of the beams can differ from each other by tens of times. This makes it possible to form a polarization distribution in each of the focal planes, which is characteristic of azimuthally and radially polarized beams. The distance between the two tricks is determined as follows:
Az = IfAz = If ff -L°-L ° ff
С помощью диафрагмы 10 вырезается поле радиально поляризованного пучка либо поле азимутально поляризованного пучка. > With the diaphragm 10 is cut radially polarized beam field or field azimuthally polarized beam. >
Пример. Устройство имеет следующие параметры: толщина кристалла Z=5 см, фокусное расстояние линзы 7 f=3,8 см, расстояние линзы 7 от выходной грани кристаллаExample. The device has the following parameters: crystal thickness Z = 5 cm, focal length of the lens 7 f = 3.8 cm, distance of the lens 7 from the output face of the crystal
LiNbO3 d=0,8 см, расстояние плоскости фокусировки радиально поляризованного модового пучка от линзы составляет 55 мм для азимутально поляризованного пучка и 57,2 мм для радиально поляризованного пучка.LiNbO3 d = 0.8 cm, the distance of the focus plane of the radially polarized mode beam from the lens is 55 mm for the azimuthally polarized beam and 57.2 mm for the radially polarized beam.
Для кристалла СаСОз с параметрами устройства Z=5 CM, f=12,5 CM, d=4,2 см, получим расстояние плоскости фокусировки радиально поляризованного модового пучка от линзы составляет 102 см для азимутально поляризованного пучка и 96 см для радиально поляризованного пучка.For a CaCO3 crystal with the device parameters Z = 5 CM, f = 12.5 CM, d = 4.2 cm, we obtain the distance of the focus plane of the radially polarized mode beam from the lens is 102 cm for the azimuthally polarized beam and 96 cm for the radially polarized beam.
Таким образом, управляя характеристиками линзы 7, кристалла и их взаимным расположением, устройство обеспечивает управление положениями фокусами азимутально и радиально поляризованных пучков.Thus, by controlling the characteristics of the lens 7, the crystal and their relative position, the device provides control over the positions of the foci of azimuthally and radially polarized beams.
Устройство позволяет сформировать азимутально и радиально поляризованные пучки с более 90 % эффективностью в различных фокальных плоскостях.The device allows the formation of azimuthally and radially polarized beams with more than 90% efficiency in various focal planes.
Позволяет управлять положениями фокальных плоскостей путем изменения параметров системы.Allows you to control the positions of the focal planes by changing the system parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149441/93U RU150126U1 (en) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | DEVICE FOR FORMING AZIMUTALLY AND RADIALLY POLARIZED BEAMS OF LIGHT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149441/93U RU150126U1 (en) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | DEVICE FOR FORMING AZIMUTALLY AND RADIALLY POLARIZED BEAMS OF LIGHT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU150126U1 true RU150126U1 (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53292619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149441/93U RU150126U1 (en) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | DEVICE FOR FORMING AZIMUTALLY AND RADIALLY POLARIZED BEAMS OF LIGHT |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU150126U1 (en) |
-
2014
- 2014-10-08 RU RU2014149441/93U patent/RU150126U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104635344A (en) | Bessel light beam generating device with adjustable parameters and production method of bessel beam generating device | |
CN105445943A (en) | Generation device and method of fractional-order perfect vortex beam | |
Gotovski et al. | Formation of optical needles by Pancharatnam-Berry phase element for laser-induced modifications in transparent materials | |
Heydarian et al. | Non-resonant subwavelength imaging by dielectric microparticles | |
Savelyev | The comparison of laser radiation focusing by diffractive axicons and annular gratings with variable height using high-performance computer systems | |
CN107643596B (en) | Binary zone plate type diffraction axicon lens system and long focal depth imaging method thereof | |
RU150126U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AZIMUTALLY AND RADIALLY POLARIZED BEAMS OF LIGHT | |
US9869806B2 (en) | Incident beam polarization dependent optical device with variable focusing beam pattern | |
CN104049465B (en) | A kind of polarization splicing lighting system | |
Zhang et al. | Analysis of near-field subwavelength focusing of hybrid amplitude–phase Fresnel zone plates under radially polarized illumination | |
Lalithambigai et al. | Generation of multiple focal hole segments using double-ring shaped azimuthally polarized beam | |
WO2019054887A3 (en) | Method of creating a multi-planar image by using varifocal lenses and a device to realize this method | |
IN2014DE02691A (en) | ||
RU162339U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
Di Battista et al. | From amorphous speckle pattern to reconfigurable Bessel beam via wavefront shaping | |
RU153917U1 (en) | LENS | |
RU2555183C1 (en) | Flat lens from leuco sapphire with focus of e waves | |
Xin et al. | Transformation of Laguerre-Gaussian beam by a ring-lens | |
Tarjányi | Specially shaped negative lens produced in a lithium niobate crystal | |
RU2819107C1 (en) | Monoblock converter of light beam with circular polarization into beam with azimuthal polarization | |
RU131207U1 (en) | LASER BEAM APERTURAL DIVISION DEVICE | |
Keshavarz et al. | Designing the optimal Fresnel lenses by using Zemax software | |
Chen et al. | Beam steering with nanoring reflectarray metasurfaces | |
Zhu et al. | Analysis and optimization of cylindrical vector beams focusing through all-dielectric concave grating lens with negative-index | |
Glazkova et al. | Astigmatic transformation of the Bessel beam and the Gauss–Laguerre beam |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180816 |