Spatial integration of optical beams using phase-shifted bragg grating

Abstract

Пространственное интегрирование оптических пучков с использованием многослойных… Головастиков Н.В., Быков Д.А., Досколович Л.Л. 372Компьютерная оптика, 2014, том 38, №3 Аннотация Рассмотрена дифракция двумерного оптического пучка на многослойной брэгговской структуре. Показано, что брэгговская решётка с дефектом позволяет выполнить операцию пространственного интегрирования двумерного профиля падающего пучка с центральной пространственной частотой, близкой к константе распространения квазиволноводной моды дефектного слоя. Пространственное интегрирование осуществляется в пропускании с экс-поненциальной весовой функцией, скорость затухания которой определяется величиной добротности резонанса. Результаты электромагнитного моделирования показывают хоро-шее соответствие численных результатов приведённому теоретическому описанию.Ключевые слова: брэгговские структуры, резонанс, оптическое интегрирование.Введение Пространственно-временные преобразования оп-тических пучков представляют большой интерес для решения широкого круга задач, включающих форми-рование оптических импульсов и пучков заданной формы, аналоговые оптические вычисления, сверх-быструю оптическую обработку информации [1,2].Ранее была описана способность брэгговских ре-шёток с дефектом (phase-shifted Bragg grating) осуще-ствлять временные преобразования оптических сиг-налов, включающие дифференцирование огибающей оптического импульса в отражении [2 -4] и интегри-рование огибающей импульса в пропускании [5].Пространственное дифференцирование двумерных оптических пучков впервые было рассмотрено в работе [6]. В [6] показано, что брэгговская решётка с дефектом позволяет выполнить операцию дифференцирования пространственного профиля двумерного оптического пучка в отражении. В данной работе впервые показано, что брэгговские решётки с дефектом позволяют выпол-нить операцию пространственного интегрирования двумерного профиля падающего пучка в пропускании. Дифракция пучка на многослойной структуреРассмотрим наклонное падение двумерного оптиче-ского пучка на многослойную структуру (систему одно-родных слоёв). Пучок распространяется в отрицательном направлении оси z в системе координат (x, z), связанной с пучком и повёрнутой относительно системы координат многослойной структуры (x ml , z ml ) на угол θ 0 (рис. 1). В этой системе координат разложение падающего пучка по плоским волнам имеет следующий вид: соответствует x-компоненте волнового вектора, падаю-щего на решётку под углом θ + θ 0 в системе координат многослойной структуры (x ml , z ml ). Отметим, что выра-жение (2) записано в системе координат, связанной с Пространственное интегрирование оптических пучков с использованием многослойных… Головастиков Н.В., Быков Д.А., Досколович Л.Л.Компьютерная оптика, 2014, том 38, №3 373 преломлённым пучком (рис. 1). При этом полагаем, что начала координат в системах (x, z) и (x tr , z tr ) совпадают с началом координат системы (x ml , z ml ). Предполагая, что спектр падающего пучка являет-ся достаточно узким (g << k 0 n sup ), получим:где k x,0 = k 0 n sup sin θ 0 -центральн...

Contribution of Samara Scientists Into Computer Optics Journal Development

“…It was shown that such gratings have a high efficiency and can significantly reduce the size of the projection devices used in mobile phones, etc. Modern computational and technological capabilities allow colleagues and students of I. N. Sissakian to transfer from the tasks of diffractive optics to the problems of diffractive nanophotonics [122][123][124][125][126][127][128][129][130][131].…”

Contribution Samara scientists in the development of the journal "Computer Optics"

“…Even The scope of research topics covered by the journal has been extended during 10 years of its publication, now embracing new areas such as plasmonics and diffractive nanophotonics [31][32][33][34][35][36][37][38][39][40][41][42][43], geo-information technologies [44][45][46][47], systems of technical vision [48][49][50][51][52], interpretation and understanding of nanoscale objects images [53][54][55][56], intellectual analysis of video streams [57][58], optical computations [59][60][61], analysis of hyperspectral data [62][63][64], development of hyperspectrometers for Earth remote sensing [65][66][67][68], new types of laser beams with unique properties [69][70][71], sharp focusing [72][73][74], new types of lighting devices [75][76]. Furthe...…”

3d Pulse Diffraction on a Phase-Shifted Bragg Grating

“…Optical devices implementing required temporal and spatial transformations of optical signals are of great interest for a wide range of practical applications including alloptical information processing and analog optical computing [1].Various resonant structures are known to implement these operations including phase-shifted Bragg gratings (PSBG). PSBGs have been used both for temporal differentiation and integration of an optical pulse envelope [2][3][4] and for spatial differentiation and integration of a monochromatic optical beam profile [5,6]. The utilization of resonant structures is attributable to the fact that their reflection (transmission) coefficient of the structure in the vicinity of the resonance can be described by the Fano profile, which in turn can approximate the transfer function of a differentiating or integrating filter.…”

“…In the previous works, temporal and spatial transformations of the incident pulse envelope were considered separately. Temporal transformations in [2][3][4] were investigated without taking into account the spatial configuration of the incident optical pulse, whereas spatial operations in [5,6] were studied in the case of a monochromatic incident beam. In this regard, the description of spatiotemporal transformations of optical pulses implemented by PSBG in the general 3D case is of great interest.…”