• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Фокусировка неоднородно поляризованных мод лазерного волноводного диэлектрического резонатора

Рубрика: 
МИКРОВОЛНОВАЯ И ТЕРАГЕРЦЕВАЯ ТЕХНИКА
Дегтярев, АВ, Дубинин, НН, Маслов, ВА, Сенюта, ВС
Organization: 

 

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
4, пл. Свободы, Харьков, 61022, Украина
E-mail: a.v.degtyarev@karazin.ua
https://doi.org/10.15407/rej2020.02.054
Язык: русский
Аннотация: 

 

Предмет и цель работы. Проведено теоретическое исследование пространственно-энергетических характеристик неоднородно поляризованных лазерных пучков при умеренной и острой фокусировках. В качестве исследуемого излучения при численном моделировании фокусировки волновых пучков в терагерцевом (ТГц) диапазоне использованы моды лазерного волноводного диэлектрического резонатора. Изучены симметричные и несимметричные моды как с пространственно-неоднородной азимутальной, радиальной, так и с однородной линейной поляризациями поля.

Методы и методология работы. Исследование компонент электрического поля лазерных пучков излучения при их распространении в свободном пространстве было проведено с использованием интегралов Рэлея–Зоммерфельда. Изучены распределения суммарной интенсивности резонаторных мод и их отдельных компонент поля в фокальной области линзы.

Результаты работы. Волновые пучки с неоднородной пространственной поляризацией излучения необходимы для решения важных фундаментальных и прикладных задач, связанных с взаимодействием электромагнитных волн ТГц-диапазона с веществом - диагностика поверхности материалов, тонких пленок, биологических объектов, достижение субволнового разрешения в ТГц-томографии и т. д. В литературе приведены результаты по фокусировке импульсных пучков излучения в ТГц-диапазоне. Данные по фокусировке непрерывных пучков излучения практически отсутствуют. Теоретически проведено исследование физических особенностей умеренной и острой фокусировок лазерных пучков, возбуждаемых модами резонатора с круглым диэлектрическим волноводом с различной пространственной поляризацией поля.

Заключение. Установлены физические особенности пространственно-энергетических характеристик пучков излучения с различной пространственной поляризацией поля, возбуждаемых модами резонатора лазера на основе круглого диэлектрического волновода в ТГц-диапазоне, при их умеренной и острой фокусировках в свободном пространстве.
Ключевые слова: диэлектрический резонатор, мода, поляризация, терагерцевый лазер, фокусировка

Статья поступила в редакцию 17.10.2019
PACS: 52.35.Mw, 73.20.Mf, 74.72.-h
УДК 535.42, 537.8
Radiofiz. elektron. 2020, 25(2): 54-63
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Xiaoqiang, Z., Ruishan, C., Anting, W., 2018. Focusing proper-ties of cylindrical vector vortex beams. Opt. Commun., 414, pp. 10–15. DOI: 10.1016/j.optcom. 2017.12.076.
  2. Fu, J., Yu, X., Wang, Y., Chen, P., 2018. Generation of pure longitudinal magnetization needle with tunable longitudinal depth by focusing azimuthally polarized beams. Appl. Phys. B, 124(1), 11(4 pp.). DOI: 10.1007/s00340-017-6886-5.
  3. Kozawa, Y., Sato, S., 2007. Sharper focal spot formed by higher-order radially polarized laser beams. JOSA A, 24(6), pp. 1793–1798. DOI: 10.1364/JOSAA.24.001793.
  4. Zhan, Q., Leger, J., 2002. Focus shaping using cylindrical vector beams. Opt. Express, 10(7), pp. 324–331. DOI: 10.1364/OE.10.000324.
  5. Sundaram, C.M., Prabakaran, K., Anbarasan, P.M., Rajesh, K.B., Musthafa, A.M., Aroulmoji, V., 2018. Tight focusing properties of phase modulated transversely polarized sinh Gaussian beam. Opt. Quantum Electron., 49(1), 11 pp. DOI: 10.1007/s11082-016-0857-7.
  6. Winnerl, S., Hubrich, R., Mittendorff, M., Schneider, H., Helm, M., 2012. Universal phase relation between longitudinal and transverse fields observed in focused terahertz beams. New J. Phys., 14(10), pp. 103049. DOI: 10.1088/1367-2630/14/10/103049.
  7. Minami, Y., Kurihara, T., Yamaguchi, K., Nakajima, M., 2013. Longitudinal terahertz wave generation from an air plasma filament induced by a femtosecond laser. Appl. Phys. Lett., 102(15), pp. 151106. DOI: 10.1063/1.4802482.
  8. Waselikowski, K.J., Fischer, C., Wallauer, J., Walther, M., 2013. Optimal plasmonic focusing on a metal disc under radially polarized terahertz illumination. New J. Phys., 15(7), pp. 075005. DOI: 10.1088/1367-2630/15/7/075005.
  9. Kaltenecker Z., König-Otto J.C., Mittendorff M., Winnerl S., Schneider H., Helm M., Walther M., 2016. Gouy phase shift of a tightly focused, radially polarized beam. Optica, 3(1), pp. 35–41. DOI: 10.1364/OPTICA.3.000035.
  10. Gurin, O.V., Degtyarev, A.V., Maslov, V.A., 2015. Propagation and focusing of modes of dielectric resonators of terahertz range lasers. Telecommunications and Radio Engineering, 74(7), pp. 629–640. DOI: 10.1615/ TelecomRadEng.v74.i7.60.
  11. Gurin, O.V., Degtyarev, A.V., Maslov, V.A. Senyuta, V.S., Svich, V.S., Topkov, A.N., 2014. Propagation and focusing of modes of the dielectric resonator of terahertz laser. In: 2014 Int. Conf. «Laser Optics». St. Petersburg, Russia, 30 June – 4 July 2014. DOI: 10.1109/LO.2014.6886325.
  12. Vlasenko, S.A., Degtyarev, A.V., Dubinin, M.M., Maslov, V.A., 2019. Spatial and power characteristics of focused modes of the metal cavity of a terahertz laser. Telecommunications and Radio Engineering, 78(5), pp. 373–383. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v78.i5.10.
  13. Henningsen, J., Hammerich, M., Olafsson, A., 1990. Mode structure of hollow dielectric waveguide lasers. Appl. Phys., 51(4), pp. 271–284.