RU195881U1 - Photon Jet Forming Device - Google Patents

Photon Jet Forming Device Download PDF

Info

Publication number
RU195881U1
RU195881U1 RU2019135798U RU2019135798U RU195881U1 RU 195881 U1 RU195881 U1 RU 195881U1 RU 2019135798 U RU2019135798 U RU 2019135798U RU 2019135798 U RU2019135798 U RU 2019135798U RU 195881 U1 RU195881 U1 RU 195881U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
spherical particle
refractive index
diameter
dielectric
Prior art date
Application number
RU2019135798U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владиленович Минин
Олег Владиленович Минин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ)
Priority to RU2019135798U priority Critical patent/RU195881U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU195881U1 publication Critical patent/RU195881U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/58Optics for apodization or superresolution; Optical synthetic aperture systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, а именно к диэлектрическим фокусирующим устройствам, предназначенным, в частности, для фокусировки электромагнитного излучения в локальную область с разрешением, превышающим дифракционный предел. Задачей настоящей полезной модели является повышение пространственного разрешения и повышение энергической эффективности устройства формирования фотонной струи. Указанная задача достигается тем, что в устройстве формирования фотонной струи, состоящем из источника электромагнитного излучения и диэлектрической сферической частицы, расположенной вдоль направления распространения излучения, с относительным показателем преломления N1, находящимся в диапазоне примерно от 1,4 до 1,8, и диаметром, изменяющимся от нескольких длин волн до тысяч длин волн, новым является то, что теневая сторона сферической частицы усечена относительно ее оптической оси на глубину h не более 0,3λ, где λ - длина волны освещающего излучения, а усеченная часть сферы выполняется из материала с показателем преломления N2, лежащим в диапазоне от 1,2N1 до 1,8N1. При этом на освещенной части сферической частицы симметрично ее оптической оси установлена круговая маска непрозрачная для падающего излучения с диаметром не более диаметра сферической частицы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of optical instrumentation, namely to dielectric focusing devices, designed, in particular, for focusing electromagnetic radiation in a local region with a resolution exceeding the diffraction limit. The objective of this utility model is to increase spatial resolution and increase the energy efficiency of the photon stream forming device. This problem is achieved by the fact that in the device for forming a photon stream, consisting of a source of electromagnetic radiation and a dielectric spherical particle located along the direction of propagation of radiation, with a relative refractive index N1 in the range from about 1.4 to 1.8, and a diameter varying from several wavelengths to thousands of wavelengths, it is new that the shadow side of a spherical particle is truncated relative to its optical axis to a depth h of not more than 0.3λ, where λ is the wavelength of the illuminating radiation, and a truncated portion of a sphere made of a material with a refractive index N2, lying in the range of up to 1,2N1 1,8N1. Moreover, on the illuminated part of the spherical particle symmetrically to its optical axis, a circular mask is installed opaque to the incident radiation with a diameter of not more than the diameter of the spherical particle. 1 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области оптического приборостроения а именно к диэлектрическим фокусирующим устройствам, предназначенным, в частности, для фокусировки электромагнитного излучения в локальную область с разрешением, превышающим дифракционный предел.The utility model relates to the field of optical instrumentation, namely to dielectric focusing devices, designed, in particular, for focusing electromagnetic radiation in a local region with a resolution exceeding the diffraction limit.

Устройства формирования фотонных струй находят применение для получения биоизображений мелких биообъектов, таких, как, например, вирус; лазерного наноструктурирования; управления наночастицами; в неразрушающих методах контроля и т.д.Devices for forming photonic jets are used to obtain bioimages of small bioobjects, such as, for example, a virus; laser nanostructuring; nanoparticle control; in non-destructive testing methods, etc.

В 2004 г. впервые было обращено внимание на наличие эффекта «фотонной наноструи» при исследовании рассеяния лазерного излучения на прозрачных однородных кварцевых микроцилиндрах и позднее на сферических частицах. Устройство для формирования фотонной струи состоит из источника излучения и слабопоглощающей диэлектрической частицы с характерным размером, сравнимым с длиной волны падающего излучения и расположенной вдоль направления распространения излучения.In 2004, for the first time, attention was drawn to the presence of the “photon nanostructure” effect when studying laser radiation scattering on transparent homogeneous quartz microcylinders and later on spherical particles. A device for forming a photon stream consists of a radiation source and a weakly absorbing dielectric particle with a characteristic size comparable to the wavelength of the incident radiation and located along the direction of radiation propagation.

Фотонная струя возникает в области теневой поверхности диэлектрических микроцилиндрических и микросферических частиц - в т.н. ближней зоне дифракции - и характеризуется сильной пространственной локализацией и высокой интенсивностью оптического поля в области фокусировки.A photon stream arises in the region of the shadow surface of dielectric microcylindrical and microspherical particles - the so-called near diffraction zone - and is characterized by strong spatial localization and high optical field intensity in the focusing region.

Было показано, что при падении плоской волны на сфероидальную частицу достижимо пространственное разрешение до трети длины волны, что ниже классического дифракционного предела. Обзор современного состояния по формированию фотонной струи диэлектрическими частицами произвольной формы в электромагнитном спектре приведен в работах [Alexander Heifetz, Soon-Cheol Kong, Alan V. Sahakian, Allen Taflove and Vadim Backman. Photonic Nanojets // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience Vol. 6, 1979-1992, 2009; Boris S. Luk'yanchuk,

Figure 00000001
, Igor Minin, Oleg Minin, and Zengbo Wang Refractive index less than two: photonic nanojets yesterday, today and tomorrow // Optical Materials Express Vol. 7, Issue 6, pp. 1820-1847 (2017) •https://doi.org/10.1364/OME.7.001820; Minin I. V., Minin O. V. Diffractive optics and nanophotonics: Resolution below the diffraction limit. - Springer, 2016 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.springer.com/us/book/9783319242514#aboutBook].It was shown that with a plane wave incident on a spheroidal particle, a spatial resolution of up to a third of the wavelength is achievable, which is below the classical diffraction limit. A review of the current state of the formation of a photon jet by arbitrary dielectric particles in the electromagnetic spectrum is given in [Alexander Heifetz, Soon-Cheol Kong, Alan V. Sahakian, Allen Taflove and Vadim Backman. Photonic Nanojets // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience Vol. 6, 1979-1992, 2009; Boris S. Luk'yanchuk,
Figure 00000001
, Igor Minin, Oleg Minin, and Zengbo Wang Refractive index less than two: photonic nanojets yesterday, today and tomorrow // Optical Materials Express Vol. 7, Issue 6, pp. 1820-1847 (2017) • https: //doi.org/10.1364/OME.7.001820; Minin IV, Minin OV Diffractive optics and nanophotonics: Resolution below the diffraction limit. - Springer, 2016 [Electronic resource]. - Access mode: http://www.springer.com/us/book/9783319242514#aboutBook].

Известно устройство формирования фотонной струи, состоящее из источника излучения и диэлектрической сферической частицы с диаметром, сравнимым с длиной волны падающего излучения и расположенной вдоль направления распространения излучения, на теневой границе которой выполнен массив кольцевых структур с общим центром. Такая модифицированная микросфера формирует фотонную струю с уменьшенной шириной примерно на 30% [Патент WO/2017/007431, Microsphere for generating a photonic nanojet, авторы: Hong Minghui, Chen Xudong, Wu Mengxue.].A device for generating a photon stream is known, consisting of a radiation source and a dielectric spherical particle with a diameter comparable to the wavelength of the incident radiation and located along the direction of radiation propagation, at the shadow boundary of which an array of ring structures with a common center is made. Such a modified microsphere forms a photon stream with a reduced width of about 30% [Patent WO / 2017/007431, Microsphere for generating a photonic nanojet, authors: Hong Minghui, Chen Xudong, Wu Mengxue.].

Известно устройство для формирования фотонной струи, обладающей свойствами сверхразрешения, состоящее из источника излучения и слабопоглощающей диэлектрической частицы с диаметром, сравнимым с длиной волны падающего излучения и расположенной вдоль направления распространения излучения [Гейнц Ю.Э., Земляное А.А., Панина Е.К. Сравнительный анализ пространственных форм фотонных струй от сферических диэлектрических микрочастиц // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25, №5. С. 417-424]. При этом диэлектрическая частица выполнена в виде сфероида.A device is known for forming a photon jet having superresolution properties, consisting of a radiation source and a weakly absorbing dielectric particle with a diameter comparable to the wavelength of the incident radiation and located along the direction of radiation propagation [Heinz Yu.E., Zemlyanoy A.A., Panina E. TO. Comparative analysis of spatial forms of photonic jets from spherical dielectric microparticles // Atmospheric and Ocean Optics. 2012.Vol. 25, No. 5. S. 417-424]. In this case, the dielectric particle is made in the form of a spheroid.

Усовершенствование подобных устройств формирования фотонной струи предложено в [Patent US 2018 /0196243 A1, Methods and systems for super-resolution optical imaging using higy - index of refraction microspheres and microcylinders, авторы Vasily N. Astratov, Arash Darafsheh] и касается показателя преломления сферических и цилиндрических диэлектрических частиц, формирующих фотонную струю. Рекомендуется использовать материал частиц с показателем преломления не менее 1,8, а материал подложки или окружающей частицы среды должен иметь более низкий показатель преломления, при этом диаметр частиц может находиться в диапазоне между длиной волны используемого излучения до нескольких тысяч длин волн.An improvement of such photon jet generation devices has been proposed in [Patent US 2018/0196243 A1, Methods and systems for super-resolution optical imaging using higy - index of refraction microspheres and microcylinders by Vasily N. Astratov, Arash Darafsheh] and relates to the refractive index of spherical and cylindrical dielectric particles forming a photon stream. It is recommended to use a particle material with a refractive index of at least 1.8, and the material of the substrate or surrounding medium particles should have a lower refractive index, while the particle diameter can be in the range between the wavelength of the radiation used up to several thousand wavelengths.

Недостатками известных устройств формирования фотонных струй являются недостаточное пространственное разрешение, не превышающее λ/3 - λ/4, где λ длина волны используемого излучения и низкая энергетическая эффективность цилиндрических и сферических диэлектрических частиц, формирующих фотонные струи.The disadvantages of the known devices for forming photonic jets are insufficient spatial resolution, not exceeding λ / 3 - λ / 4, where λ is the wavelength of the radiation used and the low energy efficiency of cylindrical and spherical dielectric particles forming photonic jets.

Известно устройство формирования фотонной струи, состоящее из источника электромагнитного излучения и диэлектрической сферической частичке, расположенной вдоль направления распространения излучения, с относительным показателем преломления находящимся в диапазоне примерно от 1,4 до 1,8 и диаметрами, изменяющимся от нескольких длин волн до тысяч длин волн [Patent US 9835870 B2, Super-resolution microscopy methods and systems enhanced by dielectric microspheres or microcylinders used in combination with metallic nanostructures, авторы Vasily N. Astratov, Nicholaos I. Limberopoulos, Augustine M.]. Данное устройство принято за прототип.A device for forming a photon stream is known, consisting of a source of electromagnetic radiation and a dielectric spherical particle located along the direction of radiation propagation, with a relative refractive index ranging from about 1.4 to 1.8 and with diameters varying from several wavelengths to thousands of wavelengths [Patent US 9835870 B2, Super-resolution microscopy methods and systems enhanced by dielectric microspheres or microcylinders used in combination with metallic nanostructures, authors Vasily N. Astratov, Nicholaos I. Limberopoulos, Augustine M.]. This device is taken as a prototype.

Однако, в известном устройстве недостаточное пространственное разрешение, не превышающее λ/3 - λ/4, где λ длина волны используемого излучения и низкая энергетическая эффективность сферических диэлектрических частиц, формирующих фотонные струи.However, in the known device there is insufficient spatial resolution not exceeding λ / 3 - λ / 4, where λ is the wavelength of the radiation used and the low energy efficiency of the spherical dielectric particles forming photon jets.

Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно повышение пространственного разрешения и повышение энергической эффективности устройства формирования фотонной струи.The objective of this utility model is to eliminate these drawbacks, namely increasing the spatial resolution and increasing the energy efficiency of the photon jet forming device.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве формирования фотонной струи, состоящем из источника электромагнитного излучения и диэлектрической сферической частицы, расположенной вдоль направления распространения излучения, с относительным показателем преломления N1 находящимся в диапазоне примерно от 1,4 до 1,8 и диаметром, изменяющимся от нескольких длин волн до тысяч длин волн, новым является то, что теневая сторона сферической частицы усечена относительно ее оптической оси на глубину h не более 0,3λ, где λ длина волны освещающего излучения, а усеченная часть сферы выполняется из материала с показателем преломления N2 лежащим в диапазоне от 1,2N1 до 1,8N1. При этом на освещенной части сферической частицы симметрично ее оптической оси установлена круговая маска не прозрачная для падающего излучения с диаметром не более диаметра сферической частицы.This problem is achieved by the fact that in the device for forming a photon stream, consisting of a source of electromagnetic radiation and a dielectric spherical particle located along the direction of propagation of radiation, with a relative refractive index N1 in the range from about 1.4 to 1.8 and a diameter varying from of several wavelengths to thousands of wavelengths, it is new that the shadow side of a spherical particle is truncated relative to its optical axis to a depth h of not more than 0.3λ, where λ is the wavelength of the illuminating and radiation, and the truncated part of the sphere is made of material with a refractive index N2 lying in the range from 1.2N1 to 1.8N1. Moreover, on the illuminated part of the spherical particle symmetrically to its optical axis, a circular mask is installed that is not transparent to the incident radiation with a diameter of not more than the diameter of the spherical particle.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии настоящего изобретения критерию «новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed, which allows us to conclude that the present invention meets the criterion of "novelty."

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанные новые свойства объекта обуславливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».The applicant has not identified sources of information that would contain information on the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result. These new properties of the object determine, according to the applicant, the compliance of the invention with the criterion of "inventive step".

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 показана схема устройства, на фиг. 2 приедена схема устройства с маской.In FIG. 1 shows a diagram of a device, FIG. 2, a diagram of a device with a mask is attached.

Обозначения: 1 - источник электромагнитного излучения, освещающего диэлектрическую сферическую частицу, 2 - первая часть диэлектрической частицы с относительным показателем преломления N2/N0=1,4-1,8, 3 - вторая часть диэлектрической частицы из материала с показателем преломления N2, 4 - фотонная струя, 5 - круговая маска, непрозрачная для падающего излучения.Designations: 1 - a source of electromagnetic radiation illuminating a dielectric spherical particle, 2 - the first part of a dielectric particle with a relative refractive index N2 / N0 = 1.4-1.8, 3 - the second part of a dielectric particle from a material with a refractive index N2, 4 - photon stream, 5 - circular mask, opaque to the incident radiation.

Устройство формирования фотонной струи работает следующим образом. Электромагнитная волна с плоским волновым фронтом, сформированная источником электромагнитного излучения 1, освещает сферическую диэлектрическую частицу, состоящую из двух частей 2-3 с различными показателями преломления материалов. Первая часть сферической частицы 2 выполняется из материала с относительным показателем преломления N1, находящемся в диапазоне от 1,4 до 1,8 относительно показателя преломления окружающей среды. Теневая поверхность сферической частицы 2 выполнена усеченной с высотой усечения h, а усеченная часть сферы 3 выполнена из материала с показателем преломления N2, лежащим в диапазоне от 1,2N1 до 1,8N1. Выполнение усеченной части диэлектрической сферической частицы 3 из материала с показателем преломления превышающий показатель преломления материала первой части 2 приводит к более сильному эффекту фокусировки освещающего излучения 1. При показателе преломления N2 более 1,8N1, область фокусировки размещается внути диэлектрической частицы. При показателе преломления N2 менее 1,2N1, повышение пространственного разрешения не происходит.A device for forming a photon stream operates as follows. An electromagnetic wave with a plane wave front, formed by the electromagnetic radiation source 1, illuminates a spherical dielectric particle, consisting of two parts 2-3 with different refractive indices of materials. The first part of the spherical particle 2 is made of a material with a relative refractive index N1 in the range from 1.4 to 1.8 relative to the refractive index of the environment. The shadow surface of the spherical particle 2 is truncated with a truncation height h, and the truncated part of the sphere 3 is made of a material with a refractive index N2 lying in the range from 1.2N1 to 1.8N1. The execution of the truncated part of the dielectric spherical particle 3 from a material with a refractive index exceeding the refractive index of the material of the first part 2 leads to a stronger focusing effect of the illumination radiation 1. When the refractive index N2 is more than 1.8 N1, the focusing area is located inside the dielectric particle. When the refractive index N2 is less than 1.2N1, the spatial resolution does not increase.

При выполнении глубины усечения сферы более 0,3 λ увеличивается фокусное расстояние и пространственное разрешение уменьшается.When the truncation depth of the sphere is more than 0.3 λ, the focal length increases and the spatial resolution decreases.

В результате исследований было установлено, что сферическая диэлектрическая частица с показателем преломления материала N1=1,46, диаметром 5λ, освещаемая плоской волной с длиной волны λ обеспечивает пространственное разрешение порядка λ/3 (прототип).As a result of studies, it was found that a spherical dielectric particle with a refractive index of the material N1 = 1.46, diameter 5λ, illuminated by a plane wave with a wavelength λ provides a spatial resolution of the order of λ / 3 (prototype).

Диэлектрическая сферическая частица c показателем преломления материала N1 выполняется с усеченной частью поверхности на ее теневой стороне с высотой усечения h, усеченная часть сферической частицы выполняется из материала с показателем преломления N2 равным примерно (1,2-1,8)N1 и расположена в окружающем пространстве с показателем преломления равным единице. Для значений равных N2=2,16 и h=0,125λ интенсивность электромагнитного поля в фокальной струе увеличивается в 2,54 раза, а пространственное разрешение увеличивается до уровня λ/6,06. Полученные оптимальные значения величины пространственного разрешения от величины показателя преломления N2 изменяющегося в диапазоне (1,2-1,82)N1 и высоты усеченной части h приведены в таблице 1.A dielectric spherical particle with a refractive index of material N1 is made with a truncated part of the surface on its shadow side with a height of truncation h, a truncated part of a spherical particle is made of material with a refractive index N2 equal to approximately (1.2-1.8) N1 and is located in the surrounding space with a refractive index of unity. For values equal to N2 = 2.16 and h = 0.125λ, the intensity of the electromagnetic field in the focal jet increases 2.54 times, and the spatial resolution increases to the level of λ / 6.06. The obtained optimal values of the spatial resolution of the value of the refractive index N2 varying in the range (1.2-1.82) N1 and the height of the truncated part h are shown in table 1.

Таблица 1Table 1

Разрешение Resolution λ/5,03λ / 5.03 λ/5,28λ / 5.28 λ/5,57λ / 5.57 λ/5,87λ / 5.87 λ/6,06λ / 6.06 λ/6,06λ / 6.06 λ/6,13λ / 6.13 λ/6,25λ / 6.25 λ/6,62λ / 6.62 λ/6,45λ / 6.45 N2/N1N2 / N1 1,21,2 1,271.27 1,341.34 1,411.41 1,481.48 1,551.55 1,621,62 1,691,69 1,751.75 1,821.82 hh 0,22λ0.22λ 0,18λ0,18λ 0,16λ0,16λ 0,14λ0,14λ 0,125λ0,125λ 0,11λ0,11λ 0,10λ0.10λ 0,095λ0,095λ 0,09λ0.09λ 0,08λ0.08λ

Оптимальная высота усечения сферы может быть определена по следующему выражению:The optimal truncation height of the sphere can be determined by the following expression:

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

Таким образом, например, если N2=1,37N1, то высота усечения равна 0,143λ.Thus, for example, if N2 = 1.37N1, then the truncation height is 0.143λ.

Такая диэлектрическая композитная частица обеспечивает сверхразрешение при облучении ее волной с плоским волновым фронтом. Однако при этом обнаружено, что кроме основного пика интенсивности электромагнитного поля в области фокусировки присутствуют боковые лепестки с интенсивностью поля порядка и превышающей интенсивность поля основного лепестка.Such a dielectric composite particle provides superresolution upon irradiation by a wave with a plane wave front. However, it was found that in addition to the main peak of the electromagnetic field intensity, side lobes with a field intensity of the order of and exceeding the field intensity of the main lobe are present in the focusing region.

Для повышения качества фокусировки на освещенной части сферической частицы симметрично ее оптической оси установлена круговая маска непрозрачная для падающего излучения, которая служит для увеличения интенсивности поля в центральном лепестке и уменьшения интенсивности в боковых лепестках.To improve the quality of focusing on the illuminated part of a spherical particle, a circular mask opaque to the incident radiation is installed symmetrically to its optical axis, which serves to increase the field intensity in the central lobe and decrease the intensity in the side lobes.

Так как лучшее пространственное разрешение было получено для N2=1,75N1 и h=0,09λ, то пример результатов оптимизация этого варианта с непрозрачной для падающего излучения маской приведены в таблице 2. В таблице 2 приведены значения разрешения в длинах волн падающего излучения, относительный диаметр маски d по отношению к диаметру сферы D, интенсивность поля в центральном лепестке I0, интенсивность поля в боковых лепестках Iб.Since the best spatial resolution was obtained for N2 = 1.75N1 and h = 0.09λ, an example of the optimization results for this option with a mask opaque to the incident radiation is given in Table 2. Table 2 shows the resolution values in the wavelengths of the incident radiation, relative the diameter of the mask d with respect to the diameter of the sphere D, the field intensity in the central lobe I 0, the field intensity in the side lobes I b .

Таблица 2table 2

РазрешениеResolution λ/6,62λ / 6.62 λ/5,76λ / 5.76 λ/5,59λ / 5.59 λ/5,59λ / 5.59 λ/5,35λ / 5.35 λ/5,14λ / 5.14 λ/5,1λ / 5.1 d/Dd / d 00 0,1670.167 0,330.33 0,50.5 0,670.67 0,830.83 1,01,0 I0 I 0 100100 323,3323.3 460,4460.4 519,4519.4 549,6549.6 379,5379.5 132,7132.7 Iб/I0 I b / I 0 1,5031,503 0,8110.811 0,8660.866 0,5340.534 0,4070.407 0,2900.290 0,2150.215

В качестве диэлектриков с различными величинами показателя преломления могут использоваться, в зависимости от используемого спектрального диапазона, различные стекла, полимеры, например, полиэтилен, полипропилен, политетраметилпентен, полистирол, фторопласт и т.д., керамика, пенопласты, композиционные материалы, искусственные материалы, и т.д.Depending on the spectral range used, different glasses, polymers, for example, polyethylene, polypropylene, polytetramethylpentene, polystyrene, fluoroplast, etc., ceramics, foams, composite materials, artificial materials, can be used as dielectrics with different values of the refractive index. etc.

Техническим результатом полезной модели является повышение пространственного разрешения устройства при одновременном улучшении его энергетической эффективности.The technical result of the utility model is to increase the spatial resolution of the device while improving its energy efficiency.

Claims (2)

1. Устройство формирования фотонной струи, содержащее источник электромагнитного излучения и диэлектрическую сферическую частицу, расположенную вдоль направления распространения излучения, с относительным показателем преломления N1, находящимся в диапазоне примерно от 1,4 до 1,8, и диаметром, изменяющимся от нескольких длин волн до тысяч длин волн, отличающееся тем, что теневая сторона сферической частицы усечена относительно ее оптической оси на глубину h не более 0,3λ, где λ - длина волны освещающего излучения, а усеченная часть сферы выполняется из материала с показателем преломления N2, лежащим в диапазоне от 1,2N1 до 1,8N1.1. The device for forming a photon stream containing a source of electromagnetic radiation and a dielectric spherical particle located along the direction of propagation of radiation, with a relative refractive index N1 in the range from about 1.4 to 1.8, and a diameter that varies from several wavelengths to thousand wavelengths, characterized in that the shadow side of the spherical particle is truncated relative to its optical axis to a depth h of not more than 0.3λ, where λ is the wavelength of the illuminating radiation, and the truncated part of the sphere is made It is removed from a material with a refractive index N2 lying in the range from 1.2N1 to 1.8N1. 2. Устройство формирования фотонной струи по п. 1, отличающееся тем, что на освещенной части сферической частицы симметрично ее оптической оси установлена круговая маска непрозрачная для падающего излучения с диаметром не более диаметра сферической частицы.2. The photon jet forming device according to claim 1, characterized in that a circular mask opaque for incident radiation with a diameter of not more than the diameter of the spherical particle is installed on the illuminated part of the spherical particle symmetrically to its optical axis.
RU2019135798U 2019-11-06 2019-11-06 Photon Jet Forming Device RU195881U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135798U RU195881U1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 Photon Jet Forming Device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135798U RU195881U1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 Photon Jet Forming Device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195881U1 true RU195881U1 (en) 2020-02-07

Family

ID=69416339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135798U RU195881U1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 Photon Jet Forming Device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195881U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU155915U1 (en) * 2014-12-30 2015-10-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий " (ФГБОУ ВО "СГУГИТ") DEVICE FOR PHOTON JET FORMATION
US20160357026A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Vasily N. Astratov Super-resolution microscopy methods and systems enhanced by dielectric microspheres or microcylinders used in combination with metallic nanostructures
WO2017007431A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 National University Of Singapore Microsphere for generating a photonic nanojet
CN108152941A (en) * 2017-11-20 2018-06-12 北京航空航天大学 High speed optical super-resolution imaging system and method based on micro-nano lens array

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU155915U1 (en) * 2014-12-30 2015-10-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий " (ФГБОУ ВО "СГУГИТ") DEVICE FOR PHOTON JET FORMATION
US20160357026A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Vasily N. Astratov Super-resolution microscopy methods and systems enhanced by dielectric microspheres or microcylinders used in combination with metallic nanostructures
WO2017007431A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 National University Of Singapore Microsphere for generating a photonic nanojet
CN108152941A (en) * 2017-11-20 2018-06-12 北京航空航天大学 High speed optical super-resolution imaging system and method based on micro-nano lens array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schroer et al. Focusing hard x rays to nanometer dimensions by adiabatically focusing lenses
US6137632A (en) Method and apparatus for lossless beam shaping to obtain high-contrast imaging in photon tunneling methods
Geints et al. Comparison of photonic nanojets key parameters produced by nonspherical microparticles
Mote et al. Focusing behavior of 2-dimensional plasmonic conical zone plate
RU195881U1 (en) Photon Jet Forming Device
Minin et al. Electromagnetic field localization behind a mesoscale dielectric particle with a broken symmetry: a photonic hook phenomenon
RU198112U1 (en) DEVICE FOR PHOTON JET FORMATION
Hu et al. Antireflection coating for improved optical trapping
RU161592U1 (en) OPTICAL MICROSENSOR BASED ON PHOTON JETS OF THERAHZ, IR OR OPTICAL WAVES
RU182458U1 (en) Device for imaging objects with subdiffraction resolution in the millimeter, terahertz, infrared and optical wavelength ranges
Kotlyar et al. Sharp focus area of radially-polarized Gaussian beam propagation through an axicon
RU160834U1 (en) SUBWAVE OPTICAL TRAP IN THE STANDING WAVE FIELD
Geints et al. Collective effects in the formation of an ensemble of photonic nanojets by an ordered microassembly of dielectric microparticles
Zhu et al. Photonic jet generated by a dielectric spheroid with Bessel beam excitation
RU181086U1 (en) LENS
RU2809980C1 (en) Method and device for forming inclined photon jet formed by meso-sized particle
RU182549U1 (en) Subwavelength optical trap in the field of a standing wave based on a photon jet
Kim et al. Optical focusing of plasmonic Fresnel zone plate-based metallic structure covered with a dielectric layer
Geints et al. Comparative analysis of spatial shapes of photonic jets from spherical dielectric microparticles
McCloskey et al. Controlling the properties of Photonic Jets
RU191646U1 (en) Quasi-optical probe for near-field microscope
Nakaya et al. Optical Trapping of Low Refractive Index Particles by Dual Vortex Beams
Minin et al. Photonic Jets Formation by Non Spherical Axially and Spatially Asymmetric 3D Dielectric Particles
RU184725U1 (en) X-RAY AXICON
RU2756882C1 (en) Photon jet shaping device