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

Фокусування неоднорідно поляризованих мод лазерного хвилевідного діелектричного резонатора

Рубрика: 
МІКРОХВИЛЬОВА ТА ТЕРАГЕРЦОВА ТЕХНІКА
Дегтярьов, АВ, Дубінін, ММ, Маслов, ВО, Сенюта, ВС
Organization: 

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
4, майдан Свободи, 61022, Харків, Україна
E-mail: a.v.degtyarev@karazin.ua
https://doi.org/10.15407/rej2020.02.054
Мова: російська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Проведено теоретичне дослідження просторово-енергетичних характеристик лазерних пучків, які мають неоднорідну просторову поляризацію, при їх помірному та гострому фокусуванні. В якості досліджуваного випромінювання при чисельному моделюванні фокусування хвильових пучків у терагерцовому (ТГц) діапазоні застосовано моди лазерного хвилевідного діелектричного резонатора. Вивчено симетричні та несиметричні моди, як з просторово неоднорідною азимутальною і радіальною, так і з однорідною лінійною поляризаціями поля.

Методи та методологія роботи. Дослідження компонент електричного поля лазерних пучків випромінювання при їх поширенні у вільному просторі було проведено з використанням інтегралів Релея–Зоммерфельда в непараксіальному наближенні. Вивчено розподіли сумарної інтенсивності резонаторних мод і їх окремих компонент поля у фокальній області лінзи.

Результати роботи. Хвильові пучки з неоднорідною просторовою поляризацією випромінювання необхідні для вирішення важливих фундаментальних і прикладних задач, пов'язаних з взаємодією електромагнітних хвиль ТГц-діапазону з речовиною – для діагностики поверхні матеріалів, тонких плівок, біологічних об'єктів, досягнення субхвильового розділення в ТГц-томографії та ін. У літературі наведено результати з фокусування імпульсних пучків випромінювання в ТГц-діапазоні. Дані з фокусування безперервних пучків випромінювання практично відсутні. Проведено теоретичне дослідження фізичних особливостей помірного і гострого фокусування лазерних пучків, збуджуваних модами резонатора з круглим діелектричним хвилеводом з різною просторовою поляризацією поля.

Висновки. Встановлено фізичні особливості просторово-енергетичних характеристик пучків випромінювання з різною просторовою поляризацією поля, збуджуваних модами резонатора лазера на основі круглого діелектричного хвилеводу в ТГц-діапазоні, при їх помірному та гострому фокусуванні у вільному просторі.
Ключові слова: діелектричний резонатор, мода, поляризація, терагерцовий лазер, фокусування

Стаття надійшла до редакції 17.10.2019
PACS: 52.35.Mw, 73.20.Mf, 74.72.-h
УДК 535.42, 537.8
Radiofiz. elektron. 2020, 25(2): 
Повний 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.