NGHIÊN CỨU SỐ VỀ CHÙM TIA XOÁY QUANG BĂNG THÔNG RỘNG TRONG VÙNG KHẢ KIẾN SỬ DỤNG VI LINH KIỆN PHA XOÁY QUANG CẤU TRÚC NANO
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thiết kế hai cấu trúc vi linh kiện pha xoáy gradient có cấu trúc nano bề mặt phẳng nhỏ gọn, nhằm tạo ra chùm tia xoáy quang học băng thông rộng trong vùng bước sóng khả kiến. Chức năng quang học của hai vi linh kiện này trong các môi trường không khí và lỏng (Ethanol) được kiểm tra bằng phương pháp nghiên cứu số. Kết quả mô phỏng cho thấy các thiết kế vi linh kiện pha xoáy có cấu trúc nano với độ dày 7 μm và 8.5 μm có thể chuyển đổi các chùm tia Gauss thành các chùm xoáy quang học bậc cơ bản trong những dải bước sóng nhất định trong vùng khả kiến. Đồng thời các tính chất của xoáy quang học tạo thành - điện tích tôpô bậc cơ bản, băng thông rộng - được duy trì khi nhúng loại vi linh kiện này trong rượu. Điều này cho thấy tiềm năng của chúng trong các ứng dụng với các môi trường chất lỏng như vi lưu chất .
Từ khóa
Xoáy quang học, vi linh kiện cấu trúc nano, quang học kỳ dị, băng thông rộng
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
[2] Yao, A. M. & Padgett, M. J. (2011), Orbital angular momentum: Origins, behavior and applications. Adv. Opt. Photonics 3(2), pp. 161–204.
[3] Shen, Y. et al. (2019), Optical vortices 30 years on: OAM manipulation from topological charge to multiple singularities, Light Sci. Appl. 8(1), pp. 1–29.
[4] K. I. Willig, et al. (2006), STED microscopy reveals that synaptotagmin remains clustered afer synaptic vesicle exocytosis, Nature 13(440), pp. 935–939.
[5] M. Padgett and R. Bowman (2011), Tweezers with a twist, Nature Photonics 5(6), pp. 343–348.
[6] T. Omatsu, K. Miyamoto, K. Toyoda, R. Morita, Y. Arita, and K. Dholakia (2019), A New Twist for Materials Science: The Formation of Chiral Structures Using the Angular Momentum of Light, Advanced Optical Materials, 1801672, pp. 1–18.
[7] J. Wang (2016), Advances in communications using optical vortices, Photonics Res. 4(5), pp. B14-B28.
[8] P. Chen et al., “Digitalizing Self-Assembled Chiral Superstructures for Optical Vortex Processing,” Adv. Mater., vol. 30, no. 10, 2018, pp. 1–6.
[9] K. Sueda, G. Miyaji, et al., “Laguerre-Gaussian beam generated with a multilevel spiral phase plate for high intensity laser pulses,” Opt. Express, Vol. 12, 2004, p. 3548–3553.
[10] G. Campbell, B. Hage, et al.,“Generation of high-order optical vortices using directly machined spiral phase mirrors,” in Applied Optics, vol. 51, no. 7, 2012, pp. 873–876.
[11] N. R. Heckenberg, R. McDuff, C. P. Smith, and A. G. White, “Generation of optical phase singularities by computer-generated holograms,” Opt. Lett., vol. 17, no. 3, 1992, p. 221.
[12] D. Ganic et al., “Generation of doughnut laser beams by use of a liquid-crystal cell with a conversion efficiency near 100%,” Opt. Lett., vol. 27, no. 15, 2002, p. 1351.
[13] N. Anaya Carvajal, C. H. Acevedo, et al., “Generation of Perfect Optical Vortices by Using a Transmission Liquid Crystal Spatial Light Modulator,” Int. J. Opt., vol. 2017, 2017.
[14] A. Zukauskas, M. Malinauskas, and E. Brasselet (2013), Monolithic generators of pseudo-nondiffracting optical vortex beams at the microscale, Appl. Phys. Lett. 103, pp. 181122.
[15] R. S. Rodrigues Ribeiro, P. Dahal, A. Guerreiro, P. Jorge, and J. Viegas, (2016), Optical fibers as beam shapers: from Gaussian beams to optical vortices, Opt. Lett., 41(10), pp. 2137.
[16] K. Weber, F. Hütt, S. Thiele, T. Gissibl, et al. (2017), Single mode fiber based delivery of OAM light by 3D direct laser writing, Opt. Express 25(17), pp. 19672–19679.
[17] K. Switkowski et al. (2017), Formation of optical vortices with all-glass nanostructured gradient index masks, Opt Express, 25(25), p. 31443.
[18] H. T. Nguyen, K. Switkowski, R. Kasztelanic, A. Anuszkiewicz, A. Filipkowski, R. Kasztelanic, D. Pysz, H. Van Le, R. Stepien, W. Krolikowski, and R. Buczynski (2020), Optical characterization of single nanostructured gradient index vortex phase masks fabricated by the modified stack-and-draw technique, Opt. Commun. 463, pp. 125435.
[19] Hue Thi Nguyen, Grzegorz Stepniewski, Adam Filipkowski, Rafal Kasztelanic, Dariusz Pysz, Hieu Le Van, Ryszard Stepien, Mariusz Klimczak, Wieslaw Krolikowski, and Ryszard Buczynski (2022), Transmission of an optical vortex beam in antiresonant fibers generated in an all-fiber system, Opt. Express 30, pp. 45635-45647.
[20] H.T. Nguyen, R. Kasztelanic, et al. (2023), Broadband optical vortex beam generation using flat-surface nanostructured gradient index vortex phase masks, Sci Rep 13, pp. 20255.
[21] R. Stepien, J. Cimek, D. Pysz, I. Kujawa, et al. (2014), Soft glasses for photonic crystal fibers and microstructured optical components, Opt. Eng. 0 53(7), pp. 071815.