NGHIÊN CỨU VỀ SỰ HÌNH THÀNH XOÁY QUANG HỌC TRONG MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG SỬ DỤNG CÙNG MỘT VI LINH KIỆN XOÁY QUANG CẤU TRÚC NANO
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày nghiên cứu về mô phỏng tạo xoáy quang học trong vùng ánh sáng khả kiến sử dụng thiết kế vi linh kiện xoáy quang có bề mặt phẳng, chiết suất biến đổi và cấu trúc nano. Mặt cắt của vi linh kiện xoáy quang này có chiết suất biến đổi tuyến tính từ thấp đến cao theo góc phương vị từ 0 tới 2π. Kết quả mô phỏng khẳng định các thiết kế vi linh kiện xoáy quang cấu trúc nano có khả năng tạo xoáy quang học ổn định bậc cơ bản. Đồng thời, sự ảnh hưởng của một số môi trường chất lỏng đối với quá trình tạo xoáy quang khi sử dụng cùng một linh kiện trên cũng được đánh giá trong nghiên cứu này. Chúng tôi thu được các xoáy quang học hình thành trong các môi trường khác nhau, có bậc không đổi l = 1 – Độ dịch pha không đổi. Điều này cho thấy các thiết kế vi linh kiện xoáy quang cấu trúc nano, chiết xuất biến đổi là loại linh kiện tiềm năng để chế tạo và sử dụng cho các nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng trong môi trường chất lỏng ở cấp độ vi mô.
Từ khóa
Xoáy quang học, vi linh kiện cấu trúc nano, quang vô định, môi trường ngoài
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
[2] M. Padgett, J. Courtial, and L. Allen (2004), Light’s orbital angular momentum, Phys Today 57(5), p.35-40.
[3] G. J. Gbur (2016), Singular Optics, CRC.
[4] L. Zhu, J. Wang (2019), A review of multiple optical vortices generation: methods and applications, Frontiers of Optoelectronics 12(1), p.52-68.
[5] Y. Shen, X. Wang, Z. Xie, C. Min, X. Fu, and Q. Liu (2019), Optical vortices 30 years on: OAM manipulation from topological charge to multiple singularities, Light: Science and Applications, 8(1), p.1-29.
[6] D. G. Grier (2003), A revolution in optical manipulation, Nature 424, p.810-816.
[7] M. Padgett, R. Bowman (2011), Tweezers with a twist, Nature Photonics 5(6), p. 343-348.
[8] K. Toyoda, F. Takahashi, S. Takizawa, Y. Tokizane, K. Miyamoto, R. Morita, T. Omatsu (2013), Transfer of Light Helicity to Nanostructures, Phys. Rev. Lett. 110(14), p.143603.
[9] T. Omatsu, K. Miyamoto, K. Toyoda, R. Morita, Y. Arita, K. Dholakia (2019), A New Twist for Materials Science: The Formation of Chiral Structures Using the Angular Momentum of Light, Advanced Optical Materials, 1801672, p.1-18.
[10] Z. J. Hu, P. S. Tan, S. W. Zhu, X. C. Yuan (2010), Structured light for focusing surface plasmon polaritons, Opt. Express 18(10), p.10864-10870.
[11] S. Fürhapter, A. Jesacher, S. Bernet, M. Ritsch-Marte (2005), Spiral phase contrast imaging in microscopy, Opt Express 13(3), p.689.
[12] A. E. Willner, H. Huang, Y. Yan, Y. Ren, N. Ahmed, G. Xie, C. Bao, L. Li, Y. Cao, Z. Zhao, J. Wang, M. P. J. Lavery, M. Tur, S. Ramachandran, A. F. Molisch, N. Ashrafi, S. Ashrafi (2015), Optical communications using orbital angular momentum beams, Adv. Opt. Photonics 7(1), p.66-106.
[13] G. Gibson, J. Courtial, M.J. Padgett, M. Vasnetsov, V. Pas’ko, S.M. Barnett, S. Franke-Arnold (2004), Free-space information transfer using light beams carrying orbital angular momentum, Opt. Express, 12(22), p.5448.
[14] J. Wang (2016), Advances in communications using optical vortices, Photonics Res. 4(5), p.B14-B28.
[15] M. Massari, G. Ruffato, M. Gintoli, F. Ricci, F. Romanato (2015), Fabrication and characterization of high-quality spiral phase plates for optical applications, Appl. Opt. 54, p.4077-4083.
[16] M. W. Beijersbergen, R. P. C. Coerwinkel, M. Kristensen, J. P. Woerdman (1994), Helical-wavefront laser beams produced with a spiral phaseplate, Opt. Commun. 112(5-6), p.321-327.
[17] N. R. Heckenberg, R. McDuff, C. P. Smith, A. G. White (1992), Generation of optical phase singularities by computer-generated holograms, Opt Lett, 17(3), p.221.
[18] N. Matsumoto, T. Ando, T. Inoue, Y. Ohtake, N. Fukuchi, T. Hara (2008), Generation of high-quality higher-order Laguerre-Gaussian beams using liquid-crystal-on-silicon spatial light modulators, J. Opt. Soc. Am. A 25, p.1642-1651
[19] N. Anaya Carvajal, C. H. Acevedo, Y. Torres Moreno (2017), Generation of Perfect Optical Vortices by Using a Transmission Liquid Crystal Spatial Light Modulator, Int J Opt.
[20] A. Zukauskas, M. Malinauskas, E. Brasselet (2013), Monolithic generators of pseudo-nondiffracting optical vortex beams at the microscale, Appl. Phys. Lett. 103, p.181122.
[21] K. Weber, F. Hütt, S. Thiele, T. Gissibl, A. Herkommer, H. Giessen (2017), Single mode fiber based delivery of OAM light by 3D direct laser writing, Opt. Express 25(17), p.19672-19679.
[22] K. Switkowski et al. (2017), Formation of optical vortices with all-glass nanostructured gradient index masks, Opt Express, 25(25), p.31443.
[23] H. T. Nguyen, K. Switkowski, R. Kasztelanic, A. Anuszkiewicz, A. Filipkowski, R. Kasztelanic, D. Pysz, H. Van Le, R. Stepien, W. Krolikowski, R. Buczynski (2020), Optical characterization of single nanostructured gradient index vortex phase masks fabricated by the modified stack-and-draw technique, Opt. Commun. 463, p.125435.
[24] Hue Thi Nguyen, Grzegorz Stepniewski, Adam Filipkowski, Rafal Kasztelanic, Dariusz Pysz, Hieu Le Van, Ryszard Stepien, Mariusz Klimczak, Wieslaw Krolikowski, Ryszard Buczynski (2022), Transmission of an optical vortex beam in antiresonant fibers generated in an all-fiber system, Opt. Express 30, p. 45635-45647.
[25] H.T. Nguyen, R. Kasztelanic, A. Filipkowski, et al. (2023), Broadband optical vortex beam generation using flat-surface nanostructured gradient index vortex phase masks, Sci Rep 13, p.20255.
[26] A. Sihvola 1999, Electromagnetic Mixing Formulas and Applications, The Institution of Electrical Engineers.
[27] R. Stepien, J. Cimek, D. Pysz, I. Kujawa, M. Klimczak, R. Buczynski (2014), Soft glasses for photonic crystal fibers and microstructured optical components, Opt. Eng. 053(7), p.071815.