Sharp Focusing of Laser Light

خوانندگان یاد می‌گیرند که از چه راه‌هایی می‌توان نور را در ناحیه‌ای با طول موج کوچک‌تر از نیمی از طول موج \"محدود\" کرد. دقیقاً در نقطه کانونی، همه درجات آزادی نور با هم تعامل دارند و خود را به شیوه ای دراماتیک نشان می دهند. اندازه و شکل نقطه کانونی و بزرگی لوب‌های جانبی به حالت پلاریزاسیون در کنار توزیع فاز و دامنه پرتو نور بستگی دارد.

خوانندگان تکنیک‌هایی را خواهند آموخت که در آنها به طور ناهمگن (یعنی: پرتوهای نوری قطبی شده را می توان به صورت مستقیم و شعاعی متمرکز کرد. در فوکوس واضح، پدیده‌های عجیب و غریب می‌توانند رخ دهند، از جمله انتشار منفی نور و یک جریان نوری حلقوی.

در سراسر کتاب، شبیه‌سازی عددی با استفاده از حل دقیق معادلات ماکسول انجام شده است. رویکرد دامنه زمانی تفاضل محدود (FDTD)، که نتایج مدل‌سازی را بسیار قابل اعتماد می‌سازد. اجزای فوتونیکی، از جمله فراسطحهای نوری، که در کتاب مورد بحث قرار گرفته‌اند، با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته نوشتن پرتو الکترونی و حکاکی با پرتو یونی واکنشی ریزرلیف اجرا شده‌اند.

دو فصل عبارتند از. مربوط به نقاط داغ فوتونیک است، که با کنترل نور از طریق فراسطح های نوری و ایجاد جریان برگشتی انرژی در ناحیه تمرکز تیز پرتو لیزر سروکار دارد.

موضوع داغ دیگر این است که مبدل های قطبش پراش که به عنوان توری های پراش زیرموج برای تبدیل پلاریزاسیون نور اجرا می شوند. برای مثال، چنین مبدل‌هایی نشان داده شده‌اند که تبدیل قطبش خطی به شعاعی یا خطی به آزیموتال را انجام می‌دهند.

این کتاب اجزای فوتونیک پیشرفته‌ای را که توسط نویسندگان برای انجام فوکوس واضح ساخته شده‌اند، توصیف می‌کند. نور، از جمله صفحات ناحیه دوتایی، محورهای دوتایی، عدسی بلور فوتونیک مسطح، مبدل‌های قطبش پراش، و فلزات.

این کتاب برای افراد و موسساتی که اپتیک لبه‌ای را مطالعه می‌کنند، ضروری است.< /p>

Readers will learn in which ways light can be "confined" within a subwavelength region smaller than half a wavelength. Strictly within the focal spot, all degrees of freedom of light interact and manifest themselves in a dramatic way. The size and shape of the focal spot and the magnitude of side-lobes depend on the polarization state alongside phase and amplitude distributions of a light beam.

Readers will learn techniques in which inhomogeneously (i.e., azimuthally and radially) polarized optical beams can be focused. In sharp focus, exotic phenomena can occur, including the negative propagation of light and a toroidal optical flow.

Throughout the book, the numerical simulation is performed using the rigorous solution of Maxwell’s equations based on a Finite-Difference Time-Domain (FDTD) approach, which makes the results of modeling highly reliable. The photonic components, including optical metasurfaces, discussed in the book have been implemented using state-of-the-art techniques of electron beam writing and reactive ion-beam etching of microrelief.

Two chapters are concerned with photonics hot spots, which deal with the control of light by means of optical metasurfaces and the generation of an energy backflow in the region of sharp focus of a laser beam.

Another hot topic is diffractive polarization converters implemented as subwavelength diffraction gratings to convert polarization of light. By way of illustration, such converters are shown to perform linear-to-radial or linear-to-azimuthal polarization conversion.

The book describes advanced photonic components fabricated by the authors to perform sharp focusing of light, including binary zone plates, binary axicons, a planar photonic crystal lens, diffraction polarization converters, and metalenses.

This book is a must-have for individuals and institutions studying cutting edge optics.