RU2458372C1 - Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего излучения - Google Patents
Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458372C1 RU2458372C1 RU2010148220/28A RU2010148220A RU2458372C1 RU 2458372 C1 RU2458372 C1 RU 2458372C1 RU 2010148220/28 A RU2010148220/28 A RU 2010148220/28A RU 2010148220 A RU2010148220 A RU 2010148220A RU 2458372 C1 RU2458372 C1 RU 2458372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical element
- light spot
- circular
- section
- diffraction optical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
Дифракционный оптический элемент представляет собой тонкую пластинку. На одну из поверхностей пластинки нанесен микрорельеф в виде круговой дифракционной решетки с прямоугольным профилем. Период дифракционной решетки близок к длине волны. Дифракционный оптический элемент выполнен из двух секций, расположенных по разные стороны от линии диаметра, перпендикулярной плоскости поляризации. Кольцевые зоны в одной секции имеют сдвиг на половину периода круговой решетки по отношению к кольцевым зонам в другой секции. Технический результат - уменьшение размера светового пятна до субволновых размеров, а также снижение асимметрии пятна. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области лазерной оптики, а именно к острой фокусировке когерентного излучения, и может быть использовано для высокоразрешающей оптической записи и сканирующей оптической микроскопии.
Известны дифракционные оптические элементы для генерации нерасходящихся лазерных пучков (см. А.Vasara, J.Turunen, A.Fridberg, "Realization of general nondiffracting beams with computer-generated holograms", JOSA A / vol.6, №11 / November 1989) на основе амплитудных бинарных круговых дифракционных решеток, записанных как с несущей частотой, так и без несущей. Также в данной работе реализован фазовый четырехуровневый элемент.
Бинарные амплитудные элементы обладают низкой энергетической эффективностью в силу амплитудного характера пропускания, а также имеют провал в центральном пике формируемого распределения. Фазовый четырехуровневый элемент имеет более высокую энергетическую эффективность, и провал в центральном пике отсутствует, однако в силу низкой числовой апертуры этого элемента центральный пик достаточно широкий, ширина составляет несколько длин волн.
Наиболее близок по сущности к заявляемому высокоапертурный дифракционный оптический элемент (P.Vahimaa et. al., "Electromagnetic analysis of nonparaxial Bessel beams generated by diffraction axicons", JOSA A / Vol.14, №8 / August 1997), представляющий собой тонкую пластинку на одну из поверхностей которой нанесен микрорельеф в виде круговой дифракционной решетки с прямоугольным профилем и периодом, близким к длине волны.
Такой дифракционный оптический элемент обеспечивает формирование нерасходящегося светового пятна на оптической оси, однако при линейной поляризации падающего излучения уменьшение периода решетки до субволновых размеров не дает уменьшения диаметра сформированного светового пятна, а лишь приводит к появлению асимметрии сформированного пятна.
В основу изобретения поставлена задача уменьшения диаметра нерасходящегося светового пятна до субволновых размеров при линейной поляризации падающего излучения.
Данная задача решается за счет того, что дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего света, представляющий собой тонкую пластинку, на одну из поверхностей которой нанесен микрорельеф в виде круговой дифракционной решетки с прямоугольным профилем и периодом, близким к длине волны, выполнен из двух секций, расположенных по разные стороны от линии диаметра, перпендикулярной плоскости поляризации, причем кольцевые зоны в одной секции имеют сдвиг на половину периода круговой решетки по отношению к кольцевым зонам в другой секции.
На фиг.1 представлен общий вид дифракционного оптического элемента в плане,
на фиг.2 - сравнительная схема прохождения излучения и суммирования компонент,
а - прототип, б - предлагаемое изобретение.
На поверхности тонкой пластинки 1 располагаются кольцевые зоны 2. Соседние зоны отличаются по высоте на величину, обеспечивающую сдвиг фаз прошедшего излучения на π/2. Поверхность дифракционного оптического элемента разделена на две секции 3 и 4 линией диаметра. Кольцевые зоны одной секции имеют сдвиг на половину периода круговой решетки по отношению к кольцевым зонам в другой секции. Это означает, что зона, являющаяся выступом в одной секции, переходит во впадину в другой секции. Принцип действия дифракционного оптического элемента основан на фазовом сдвиге излучения, прошедшего через одну секцию, по отношению к излучению, прошедшему через другую секцию. При суммировании первых порядков дифракции излучения, прошедшего через разные секции, такой фазовый сдвиг обеспечивает усиление продольной компоненты электромагнитного излучения при условии перпендикулярности линии раздела секций плоскости поляризации падающего излучения. Продольная компонента электромагнитного поля для высокоапертурных оптических элементов гораздо мощнее и больше локализована на оптической оси, чем поперечные компоненты электромагнитного поля. Таким образом, превалирование продольной компоненты приводит к уменьшению диаметра центрального пятна у высокоапертурных оптических элементов.
Работает дифракционный оптический элемент следующим образом: оптическое излучение с плоским волновым фронтом и линейной поляризацией освещает поверхность тонкой пластинки 1, на которой располагаются кольцевые зоны 2, причем плоскость поляризации излучения перпендикулярна линии раздела секций дифракционного оптического элемента 3 и 4. Из-за сдвига кольцевых зон одной секции дифракционного оптического элемента относительно кольцевых зон другой происходит фазовый сдвиг излучения, прошедшего через одну секцию дифракционного оптического элемента, относительно излучения, прошедшего через другую секцию. Прошедшее через обе секции излучение суммируется вблизи оптической оси таким образом, что в отличие от прототипа происходит усиление продольной компоненты электромагнитного поля и ослабление поперечных компонент. Из фиг.2 понятно, что такое суммирование возможно лишь для плоскополяризованного излучения, причем плоскость поляризации должна быть перпендикулярна линии раздела секций дифракционного оптического элемента, являющегося предлагаемым изобретением.
Как следует из описания предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом обеспечивается уменьшение размера светового пятна на оптической оси до субволновых размеров, а также снижается асимметрия пятна за счет ослабления поперечных компонент электромагнитного поля.
Claims (1)
- Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего света, представляющий собой тонкую пластинку, на одну из поверхностей которой нанесен микрорельеф в виде круговой дифракционной решетки с прямоугольным профилем и периодом, близким к длине волны, отличающийся тем, что выполнен из двух секций, расположенных по разные стороны от линии диаметра, перпендикулярной плоскости поляризации, причем кольцевые зоны в одной секции имеют сдвиг на половину периода круговой решетки по отношению к кольцевым зонам в другой секции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148220/28A RU2458372C1 (ru) | 2010-11-25 | 2010-11-25 | Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148220/28A RU2458372C1 (ru) | 2010-11-25 | 2010-11-25 | Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего излучения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010148220A RU2010148220A (ru) | 2012-05-27 |
RU2458372C1 true RU2458372C1 (ru) | 2012-08-10 |
Family
ID=46231525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148220/28A RU2458372C1 (ru) | 2010-11-25 | 2010-11-25 | Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2458372C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105022110A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-11-04 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 反射式衍射光栅镜和大功率激光器 |
RU193853U1 (ru) * | 2019-09-12 | 2019-11-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Дифракционный фазово-амплитудный фильтр |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2146397C1 (ru) * | 1995-06-23 | 2000-03-10 | Оптиком АСА | Оптический накопитель данных и способы оптической записи и считывания |
RU2156528C2 (ru) * | 1998-07-21 | 2000-09-20 | Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН | Оптический элемент лазерного резонатора |
RU2169421C2 (ru) * | 1999-06-15 | 2001-06-20 | Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН | Оптический элемент лазерного резонатора |
RU2186417C2 (ru) * | 2000-02-22 | 2002-07-27 | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Дифракционная интраокулярная линза |
-
2010
- 2010-11-25 RU RU2010148220/28A patent/RU2458372C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2146397C1 (ru) * | 1995-06-23 | 2000-03-10 | Оптиком АСА | Оптический накопитель данных и способы оптической записи и считывания |
RU2156528C2 (ru) * | 1998-07-21 | 2000-09-20 | Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН | Оптический элемент лазерного резонатора |
RU2169421C2 (ru) * | 1999-06-15 | 2001-06-20 | Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН | Оптический элемент лазерного резонатора |
RU2186417C2 (ru) * | 2000-02-22 | 2002-07-27 | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Дифракционная интраокулярная линза |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105022110A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-11-04 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 反射式衍射光栅镜和大功率激光器 |
RU193853U1 (ru) * | 2019-09-12 | 2019-11-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Дифракционный фазово-амплитудный фильтр |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010148220A (ru) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI605896B (zh) | Light modulation method, light modulation program, light modulation device, and light irradiation device | |
Monsoriu et al. | Bifocal Fibonacci diffractive lenses | |
Deng et al. | A facile grating approach towards broadband, wide-angle and high-efficiency holographic metasurfaces | |
KR20170093882A (ko) | 비-회절 레이저 빔을 사용하는 유리 절단 시스템 및 방법 | |
CN107329275B (zh) | 一种产生高质量准贝塞尔阵列光束的方法及系统 | |
RU2458372C1 (ru) | Дифракционный оптический элемент для формирования нерасходящегося светового пятна при плоской поляризации падающего излучения | |
Shao et al. | Study on the alignment error of complex modulation for focusing flattop beam shaping | |
Li et al. | Focal shift and focusing properties generation by radial cosine phase masks | |
Zhu et al. | Dual‐Wavelength Focusing through Fresnel Zone Plate Fabricated in Lithium Niobate Crystal by Femtosecond Laser Micromachining | |
Zheng et al. | Experimental research on spatial filtering of deformed laser beam by transmitting volume Bragg grating | |
Zhai et al. | Flattop beam shaping using hybrid gratings | |
Li et al. | High-power laser beam shaping by inseparable two-dimensional binary-phase gratings for surface modification of stamping dies | |
Nakata et al. | Interfering ultraviolet femtosecond laser processing of gold thin film and prospect of shortest period | |
Sakakura et al. | Three-dimensional structuring inside transparent materials by a phase modulated fs laser beam with a LCOS-SLM | |
Uesugi et al. | Laser Interference Processing of Electron Phase Holograms by Using a Femtosecond Laser | |
Hao et al. | Spatially inhomogeneous polarization in laser beam shaping | |
Ihlemann et al. | Periodic Surface Structures by Laser Interference Ablation | |
Ferrari et al. | Generation of nondiffracting beams by spiral fields | |
Chen et al. | Combination of diffractive shaper and splitter for multiple beam laser processing system | |
Hao et al. | Smallest 1D flat-top focus by polarization manipulation | |
JP6480152B2 (ja) | 光源装置及び光生成方法 | |
Navarro et al. | Fraunhofer diffraction pattern of a Gaussian beam passing through a photorefractive crystal BGO | |
Park et al. | Scattering optical elements: Exploiting multiple light scattering | |
Monin et al. | Diffraction of the focused pulsed laser beam on a binary phase plates | |
Suzuki et al. | Curved-waveguide fabrication using femtosecond laser processing with glass hologram |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161126 |