Radiální polarizace - Radial polarization

Paprsek světla má radiální polarizace pokud v každé poloze paprsku je polarizace (elektrické pole ) vektorové body směrem ke středu paprsku. V praxi řada vlnovky lze použít k zajištění aproximace radiálně polarizovaného paprsku. V tomto případě je paprsek rozdělen na segmenty (například osm) a průměrný polarizační vektor každého segmentu je směrován ke středu paprsku.[1]

Azimutální polarizační vektor je tangenciální k paprsku, radiální body směrem ke středu paprsku
Azimutální (horní) a radiální (spodní) polarizované laserové paprsky

Radiální polarizaci lze dosáhnout různými způsoby. Je možné použít a tekutý krystal zařízení pro převod polarizace paprsku do radiálního stavu,[2] nebo může být radiálně polarizovaný paprsek produkován a laser nebo jakýkoli kolimovaný světelný zdroj, ve kterém Brewsterovo okno je nahrazen kuželem v Brewsterův úhel. Tzv. „Rotační úhelník Brewster Angle Polarizer“ byl poprvé navržen a uveden do praxe (1986) za účelem vytvoření radiálně polarizované prstencové zornice Guerrou. [3] ve společnosti Polaroid Corporation (Polaroid Optical Engineering Dept., Cambridge, Massachusetts) k dosažení super rozlišení ve svém fotonovém tunelovém mikroskopu. Ve skleněném válci byl namontován kovový bi-kužel, vytvořený soustružením diamantů. Kolimované světlo vstupující do tohoto zařízení prošlo dvěma odrazy vzduch-kov na bi-kužele a jedním odrazem vzduch-sklo pod Brewsterovým úhlem uvnitř skleněného válce, aby vycházelo jako radiálně polarizované světlo. Podobné zařízení později navrhl opět Kozawa [4] Příbuzným konceptem je azimutální polarizace, ve které je polarizační vektor tangenciální k paprsku. Pokud je laser zaostřen podél optické osy a dvojlomný materiálu, radiální a azimutální polarizace se zaměřují na různé roviny. A prostorový filtr lze použít k výběru požadované polarizace.[5]

Radiálně polarizovaný paprsek může být použit k vytvoření menšího zaostřeného bodu než běžnější lineárně nebo kruhově polarizovaný paprsek,[6] a má použití v optické zachycení.[7]

Ukázalo se, že radiálně polarizovaný paprsek lze použít ke zvýšení informační kapacity optické komunikace volného prostoru pomocí multiplexování s děleným režimem,[8] a radiální polarizace se může „zahojit“, když je překážkou.[9]

Při extrémních intenzitách byly radiálně polarizované laserové pulsy s relativistickými intenzitami a trváním pulzů několika cyklů demonstrovány prostřednictvím spektrálního rozšíření, konverze v režimu polarizace a vhodné disperzní kompenzace.[10] Relativistická podélná složka elektrického pole byla navržena jako hnací síla pro zrychlení částic ve volném prostoru[11][12] a prokázáno v experimentech s ověřením konceptu.[13]

Viz také

Reference

  1. ^ Saito, Y .; Kobayashi, M .; Hiraga, D .; Fujita, K .; et al. (Březen 2008). "detekce citlivá na z-polarizaci v mikro-Ramanově spektroskopii radiálně polarizovaným dopadajícím světlem". Journal of Raman Spectroscopy. 39 (11): 1643–1648. Bibcode:2008JRSp ... 39.1643S. doi:10.1002 / jrs.1953.
  2. ^ "Převodník radiální azimutální polarizace". ARCoptix. Citováno 30. září 2008.
  3. ^ Guerra, John (1990). "Fotonová tunelová mikroskopie". Aplikovaná optika. 29 (26): 3741–3752. Bibcode:1990ApOpt..29,3741G. doi:10,1364 / AO.29.003741. PMID  20567479. S2CID  23505916.
  4. ^ Kozawa, Yuichi; Sato, Shunichi (2005). "Generování radiálně polarizovaného laserového paprsku pomocí kuželového Brewsterova hranolu". Optická písmena. 30 (22): 3063–3065. Bibcode:2005OptL ... 30,3063K. doi:10,1364 / OL.30.003063. PMID  16315722.
  5. ^ Erdélyi, Miklós; Gajdátsy, Gábor (2008). "Radiální a azimutální polarizátor pomocí dvojlomné desky". Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 10 (5): 055007. Bibcode:2008JOptA..10e5007E. doi:10.1088/1464-4258/10/5/055007.
  6. ^ Quabis, S .; Dorn, R .; Muller, J .; Rurimo, G. K.; et al. (2004). Radiální polarizace minimalizuje velikost ohniskového bodu. Konference o kvantové elektronice 2004 (IQEC). Washington, OSA, Optical Society of America: Optical Society of America. str. 615–616. doi:10.1109 / IQEC.2004.242867 (neaktivní 1. září 2020). ISBN  978-1-55752-778-3.CS1 maint: DOI neaktivní od září 2020 (odkaz)
  7. ^ Qiwen Zhan (2004). "Zachycení kovových Rayleighových částic s radiální polarizací". Optika Express. 12 (15): 3377–3382. Bibcode:2004Oexpr..12.3377Z. doi:10.1364 / OPEX.12.003377. PMID  19483862.
  8. ^ Giovanni Milione; et al. (2015). "Multiplexování dělení režimu 4 × 20 Gbit / s na volném prostoru pomocí vektorových režimů a multiplexeru s režimem q-plate". Optická písmena. 40 (9): 1980–1983. arXiv:1412.2717. Bibcode:2015OptL ... 40.1980M. doi:10,1364 / OL.40.001980. PMID  25927763. S2CID  31723951.
  9. ^ Giovanni Milione; et al. (2015). „Měření samoléčby prostorově nehomogenních stavů polarizace vektorových Besselových paprsků“. Journal of Optics. 17 (3): 035617. Bibcode:2015JOpt ... 17c5617M. doi:10.1088/2040-8978/17/3/035617. S2CID  53445904.
  10. ^ Carbajo, Sergio; Granados, Eduardo; Schimpf, Damian; Sell, Alexander; Hong, Kyung-Han; Moses, Jeff; Kärtner, Franz (15. dubna 2014). „Efektivní generování ultraintenzivních pár cyklů laserových pulzů s několika cykly“. Optická písmena. 39 (8): 2487–2490. Bibcode:2014OptL ... 39.2487C. doi:10,1364 / OL.39.002487. PMID  24979025.
  11. ^ Salamin, Yousef; Hu, S.X .; Hatsagortsyan, Karen Z .; Keitel, Christoph H. (duben 2006). "Relativistické vysoce výkonné interakce laseru a hmoty". Fyzikální zprávy. 427 (2–3): 41–155. Bibcode:2006PhR ... 427 ... 41S. doi:10.1016 / j.physrep.2006.01.002.
  12. ^ Wong, Liang Jie; Hong, Kyung-Han; Carbajo, Sergio; Fallahi, Arya; Piot, Phillippe; Soljačić, Marin; Joannopoulos, John; Kärtner, Franz; Kaminer, Ido (11. září 2017). "Laserem indukované lineární pole zrychlení částic ve volném prostoru". Vědecké zprávy. 7 (1): 11159. Bibcode:2017NatSR ... 711159W. doi:10.1038 / s41598-017-11547-9. PMC  5593863. PMID  28894271.
  13. ^ Carbajo, Sergio; Nanni, Emilio; Wong, Liang Jie; Moriena, Gustavo; Keathlye, Phillip; Laurent, Guillaume; Miller, R. J. Dwayne; Kärtner, Franz (24. února 2016). "Přímé podélné laserové zrychlení elektronů ve volném prostoru". Phys. Rev. Accel. Nosníky. 19 (2). 021303. arXiv:1501.05101. Bibcode:2016PhRvS..19b1303C. doi:10.1103 / PhysRevAccelBeams.19.021303.