Продольное распределение максимального значения интенсивности в бесселевых световых пучках нулевого и высших порядков

Проведено сравнение продольных распределений максимального значения интенсивности в бесселевых световых пучках (БСП) различных порядков с аналогичными распределениями в гауссовом и лагерр-гауссовых световых пучках соответствующих порядков. Вводится понятие “опасной зоны” БСП и предлагается метод для определения ее длины. Максимальное значение интенсивности I₀ исходного гауссова или лагерр-гауссова светового пучка изначально выбирается не выше предела лучевой прочности используемых оптических элементов и объектов. “Опасная зона” БСП — область пространства за аксиконом, в которой максимальная интенсивность БСП превышает I₀. За длину “опасной зоны” принимается наибольшая дистанция z_Κ за аксиконом, для которой максимальная интенсивность в поперечном сечении БСП равна I0. Дополнительно определяется расстояние z_E от аксикона, на котором выравниваются интенсивности на оси БСП и в его периферийном кольцевом поле. В этом поперечном сечении максимальные интенсивности БСП 0-, 1- и 2-го порядков гарантированно меньше I0, но поперечный размер светового пучка еще не слишком велик. С помощью методов математического моделирования рассчитаны относительные (в единицах длины существования БСП z_wI) значения z_E и z_K для БСП нулевого и высших (с первого по девятый) порядков. Показано, что при проектировании оптических систем, использующих коническую геометрию БСП, объекты с низкой лучевой прочностью целесообразно размещать на дистанциях, больших zK, причем наиболее энергоэффективным при том же заданном радиусе исходного лагерр-гауссова пучка по уровню I₀/e² является БСП 1-го порядка в области от z_K до z_E.

1. J. Durnin. J. Opt. Soc. Am. A, 4, N 4 (1987) 651—654

2. F. Gori, G. Guattari, C. Padovani. Opt. Comm., 64, N 6 (1987) 491—494

3. C. Paterson, R. Smith. Opt. Comm., 124 (1996) 121—130

4. H. S. Lee, B. W. Steward, K. Choi, H. Fenichel. Phys. Rev. A, 49, N 6 (1994) 4922—4927

5. R. M. Corless, G. H. Gonnet, D. E. G. Hare, D. J. Jeffrey, D. E. Knuth. Adv. Comp. Math., 5 (1996) 329—359

6. R. Stoian, G. Zhang, R. Meyer, F. Courvoisier. Adv. Opt. Technol., 7, N 3 (2018) 165—174

7. M. K. Bhuyan, O. Jedrkiewicz, V. Sabonis, M. Mikutis, S. Recchia, A. Aprea, M. Bollani, P. Di Trapani. Appl. Phys. A, 120, N 2 (2015) 443—446

8. M. Duocastella, C. B. Arnold. Laser & Photon. Rev., 6, N 5 (2012) 607—621

9. J. Arlt, V. Garcez-Chavez, W. Sibbett, K. Dholakia. Opt. Comm., 197, N 4-6 (2001) 239—245

10. G. S. Sokolovskii, S. N. Losev, K. K. Soboleva, V. V. Dudelev, A. G. Deryagin, W. Sibbett, V. I. Kuchinskii, E. U. Rafailov. Tech. Phys. Lett., 40, N 6 (2014) 475—478

11. D. McGloin, V. Garces-Chavez, K. Dholakia. Opt. Lett., 28, N 8 (2003) 657—659

12. Н. А. Хило, П. И. Ропот, П. К. Петров, В. Н. Белый. Весці НАН Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук, 58, № 1 (2022) 90—100

13. П. А. Апанасевич, Р. В. Чулков, А. С. Грабчиков, В. А. Орлович, Г. И. Тимофеева. Квант. электрон., 39, № 7 (2009) 615—623

14. А. А. Рыжевич, С. В. Солоневич, Н. А. Хило, И. В. Балыкин. Весці НАН Беларусі. Сер. фіз.- мат. навук, № 1 (2016) 107—116

15. Н. А. Хило, П. И. Ропот, В. Н. Белый, Н. С. Казак, А. Г. Мащенко. Неразрушающий контроль и диагностика, № 1, спецвып. 1 (2015) 39—60

16. А. А. Рыжевич, С. В. Солоневич, В. Е. Лепарский, А. Г. Смирнов. Неразрушающий контроль и диагностика, № 2, спецвып. 2 (2015) 34—66