Формирование вихревых кольцевых световых пучков с подавленной расходимостью

С помощью аналитических и численных методов исследованы вихревые бесселевы пучки (ВБП), формируемые оптической схемой из двух аксиконов с малым различием углов конусности и спиральной фазовой пластинкой. Предложен метод получения вихревых кольцевых пучков на основе диафрагмирования ВБП по первому минимуму распределения интенсивности. Показано, что эти пучки в сравнении с безвихревыми кольцевыми пучками той же мощности, формируемыми двухаксиконной схемой, характеризуются одним кольцевым максимумом в поперечном распределении интенсивности и подавленной дифракционной расходимостью осевого минимума. Установлено, что диафрагмирование ВБП по второму минимуму позволяет формировать световые пучки, дифракционное уширение осевого минимума которых оказывается пренебрежимо малым на расстояниях до сотен метров. Подавленное дифракционное расплывание осевого минимума на значительных расстояниях расширяет возможности практического применения предложенных вихревых кольцевых пучков в областях, где необходимо использование стабильных сингулярностей волнового поля, в частности, для квантового кодирования информации, передачи данных в свободном пространстве, а также для трехмерной  наноскопии. 

1. K. Shimoda. J. Phys. Soc. Jpn, 60 (1991) 450—454

2. А. М. Бельский. Вестн. БГУ, № 2 (1995) 8—10

3. R. Grunwald. Thin-Film Microoptics — New Frontiers of Spatio-Temporal Beam Shaping, Amsterdam, Elsevier (2007)

4. R. Grunwald, M. Bock. Adv. Phys. X, 5 (2020) 1736950

5. С. Н. Курилкина, С. Н. Довыденко. Журн. прикл. спектр., 92, № 5 (2025) 668—673 doi: 10.1007/s10812-025-02004-x

6. J. Yang, L. Gong, Y. Shen, L. V. Wang. Appl. Phys. Lett., 113 (2018) 181104

7. T. Grosjean, D. Courjan, D. V. Labeke. J. Microsc., 210 (2003) 319—323

8. Y. Chen, A. Glaser, J. T. Liu. J. Biophoton., 10 (2016) 68—74

9. M. Rioux, R. Tremblay, P. A. Bélanger. Appl. Opt., 17 (1978) 1532—1536

10. M. Duocastella, C. B. Arnold. Laser Phot. Rev., 6 (2012) 607—621

11. R. Meyer, L. Froehly, R. Giust, J. Del Hoyo, L. Furfaro, C. Billet, F. Courvoisier. Appl. Phys. Lett., 114 (2019) 201105

12. R. Drevinskas, J. Zhang, M. Beresna, M. Gecevičius, A. G. Kazanskii, Y. P. Svirko, P. G. Kazansky. Appl. Phys. Lett., 108 (2016) 221107

13. G. Fuxi, W. Yang. Data Storage at the Nanoscale. Boca Raton, CRC Press, Taylor & Francis (2015) 26—28

14. H. Little, C. T. A. Brown, V. Garcés-Chávez, W. Sibbett, K. Dholakia. Opt. Express, 12 (2004) 2560—2563

15. Y. Qian, L. Dong, H. Mao. IEEE Photonics J., N 4 (2017) 1—11

16. D. Stevenson, B. Agate, X. Tsampoula, P. Fischer, C. T. A. Brown, W. Sibbett, A. Riches, F. GunnMoore, K. Dholakia. Opt. Express, 14 (2006) 7125—7133

17. E. Yew, C. Sheppard. Opt. Express, 14 (2006) 1167—1174

18. Y. Li, Q. Zhang, W. Hong. Opt. Express, 20 (2012) 15427—15439

19. G. Rui, X. Wang, Y. Cui. Opt. Express, 23 (2015) 25707—25716

20. Y. Shen, X. Yang, R. Qi, Z. Wan, X. Fu, M. Gong. Biomed. J. Sci. Tech. Res., 9 (2018) 5

21. X. Wang, Y. Song, F. Pang, Y. Li, Q. Zhang, L. Zhuang, Y. Yang. Opt. Commun., 472 (2020) 125909

22. F. O. Fahrbach, P. Simon, A. Rohrbach. Nature Photon., N 11 (2010) 780—785

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

24. G. Anzolin, F. Tamburini, A. Bianchini, G. Umbriaco, C. Barbieri. Astronomy Astrophys., 488 (2008) 1159—1165

25. M. K. Al-Muhanna, S. N. Kurilkina, V. N. Belyi, N. S. Kazak. J. Optics, 13 (2011) 105703

26. С. Д. Алгазин. Изв. Тульского гос. ун-та. Естеств. науки, № 1 (2013) 132—141