A simple method of the formation nondiffracting hollow optical beams with intensity distribution in form of a regular polygon contour

Abstract

Простой способ формирования полых недифрагирующих световых пучков… Порфирьев А.П., Скиданов Р.В.Компьютерная оптика, 2014, том 38, №2 243 ПРОСТОЙ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЫХ НЕДИФРАГИРУЮЩИХ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТИ В ВИДЕ КОНТУРА ПРАВИЛЬНОГО МНОГОУГОЛЬНИКА Порфирьев А.П., Скиданов Р.В. Институт систем обработки изображений РАН, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва(национальный исследовательский университет) Аннотация В работе предложен метод формирования полых световых пучков, распределение интенсив-ности которых в поперечном сечении имеет форму простейших геометрических фигур. В осно-ве метода лежит использование интерференции двух соосных пучков Бесселя. Данные пучки обладают бездифракционными свойствами и могут быть использованы в качестве световых ло-вушек для контролируемого манипулирования несферическими микрообъектами.Ключевые слова: бездифракционные световые пучки, пучки Бесселя, интерференция пучков Бесселя, полые световые пучки, дислокации волнового фронта. Введение В настоящее время полые световые пучки нашли широкое применение в области оптического манипу-лирования как в жидкости [1, 2], так и в воздухе [3, 4]. Использование полых вихревых пучков позволило реализовать «giant optical manipulation» [5] и осущест-влять контролируемое перемещение захваченных час-тиц на расстояния до 1 метра. Принцип действия тако-го манипулятора основывается на том, что полый ха-рактер вихревого пучка позволяет захватить микро-объект в области минимума интенсивности на оси пучка, в то время как осевая компонента тепловой фо-тофоретической силы толкает частицу вдоль оси [6, 7]. Авторы использовали вихревой пучок с топологиче-ским зарядом l = 1, сформированный лазером (λ = 532 нм) с помощью амплитудной голограммы в форме «вилки». К сожалению, при манипулировании несферическими объектами с помощью таких пучков, имеющих в поперечном сечении кольцеобразную форму, возникает множество трудностей с контроли-руемым манипулированием, в частности, может про-исходить их вращение [8]. Также, если говорить о ма-нипуляции непрозрачными несферическими объекта-ми, возникает опасность их разрушения за счёт слиш-ком большой доли поглощаемой энергии. Решением этих проблем является согласование формы границ полого пучка с формой микрообъекта.В данной работе мы предлагаем метод формирова-ния полых световых пучков, распределение интенсив-ности которых в поперечном сечении имеет форму простейших геометрических фигур, что должно позво-лить осуществлять контролируемое перемещение объ-ектов несферической формы без вращения и с мини-мизацией риска теплового разрушения. В основе мето-да лежит варьирование параметров интерферирующих соосных пучков Бесселя. К настоящему времени свой-ства пучков Бесселя и их суперпозиций хорошо иссле-дованы [9 -11], благодаря чему они нашли широкое применение в области оптического манипулирования [12, 13]. В работе [14] был предложен итеративный ал-горитм расчёта функции пропускания элементов для формирования бездифракционных лазерных пучков, основанный...

Dark-hollow optical beams with a controllable shape for optical trapping in air

“…In case of superimposed different order Bessel beams ( n m > ), we can generate DHOBs with a cross-sectional intensity distribution that has a predetermined shape in the form of a regular polygon contour [14]. For example, this polygon contour can be generated when 0.2 α = .…”

Optical trapping of air-borne light-absorbing particles with various laser beams

“…There are various methods of forming such HOBs that have a predetermined crosssectional shape [20][21][22][23][24]. Changing the cross-sectional shape of the beams can change the shape of the region in which trapped particles will be moved.…”