Analysis of the shape of a subwavelength focal spot for the linearly polarized light

Abstract

By decomposing a linearly polarized light field in terms of plane waves, the elliptic intensity distribution across the focal spot is shown to be determined by the E-vector's longitudinal component. Considering that the Poynting vector's projection onto the optical axis (power flux) is independent of the E-vector's longitudinal component, the power flux cross section has a circular form. Using a near-field scanning optical microscope (NSOM) with a small-aperture metal tip, we show that a glass zone plate (ZP) having a focal length of one wavelength focuses a linearly polarized Gaussian beam into a weak ellipse with the Cartesian axis diameters FWHM(x)=(0.44±0.02)λ and FWHM(y)=(0.52±0.02)λ and the (depth of focus) DOF=(0.75±0.02)λ, where λ is the incident wavelength. The comparison of the experimental and simulation results suggests that NSOM with a hollow pyramidal aluminum-coated tip (with 70° apex and 100 nm diameter aperture) measures the transverse intensity, rather than the power flux or the total intensity. The conclusion that the small-aperture metal tip measures the transverse intensity can be inferred from the Bethe-Bouwkamp theory.

Photonic nanojets formed by square microsteps

“…Моделирование проводилось с помощью метода FDTD (finite-difference time-domain), реализованного в программе FullWAVE [9]. Размер сетки по пространст-ву составлял 0,012 мкм, т.е.…”

“…Из рис. 2, 3 также видно, что формируемая фотонная струя эллиптична -фокус вытянут вдоль направления поляризации входного излучения за счёт присутствия в данной плоскости продольной составляющей ин-тенсивности [10]. Из распределения интенсивности вдоль оси z (рис.…”

Study of polarization sensitivity OF near-field microscope using a binary phase plate

“…Причём тео-ретически она пропорциональна производной от про-дольной компоненты [9,10], хотя, как показано в работе [8], с достаточной точностью можно считать её в виде взвешенной суммы продольной и поперечной компо-нент. Селективная чувствительность проявляется и для зондов второго типа, однако в этом случае, как показано теоретически и экспериментально [11], присутствует чувствительность только к поперечным компонентам. Также следует отметить, что конфигурация ближнеполь-ного микроскопа, в которой предлагается такой зонд, имеет подвижную платформу только для исследуемого образца, что исключает возможность исследования рас-пределений интенсивности, создаваемых при статиче-ском освещении образца на просвет.…”

“…Наиболее распространены методы, основанные на применении ближнепольных сканирующих оптических микроскопов (БСОМ) [6,7] c апертурными [8 -11] и без-апертурными [12 -14] зондами. Применяются апертур-ные зонды в виде волоконных световодов с заострённым металлизированным концом [8 -10] либо в виде пустоте-лых кантилеверов, выполненных на балке [11]. В первом случае попавшее в световод излучение далее детектиру-ется при помощи фотоумножителя, поскольку коэффи-циенты передачи таких зондов весьма малы (порядка 10…”

Tight focus of light using micropolarizer and microlens

“…[8] to generate a radially polarized light of wavelength 633 nm. The present authors have reported [9][10][11] experiments on tightly focusing a linearly polarized laser beam by means of microoptic components. In Ref.…”