Исследование амплитудно-фазового преобразования световых пучков в средах со сложной анизотропией и создание на этой основе методов определения приповерхностных дефектов, качества покрытий, структуры и состава материалов и газовых сред : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. А. Минько

Abstract

Объектом исследования являются фемтосекундные бесселевы световые пучки, когерентные электромагнитные пучки общего вида, гауссовы и бесселевы электромагнитные пучки, поверхностные волны, плазмон-поляритоны. Цель работы определить методы формирования фемтосекундных бесселевых световых пучков и проанализировать преобразование когерентных электромагнитных пучков общего вида, поверхностных волн, плазмон-поляритонов биизотропным слоем и плоскими поверхностями раздела однородных, прозрачных, гиротропных бианизотропных сред, металлодиэлектрических слоистых структур. В работе использованы методы и результаты электродинамики и классической теории дифракции. В результате исследований установлено, что формирование квазибездифракционных импульсных бесселевых пучков ультракороткой длительности оказывается возможным осуществить согласно ряду методик: с помощью многокольцевой диафрагмы и линзы; аксикона; конического зеркала. Решена задача преобразования произвольно поляризованного излучения плоскопараллельным биизотропным слоем, окруженным различными средами. Исследовано влияние параметров слоя на характер отражения и пропускания. Определено, что введение в одномерный фотонный кристалл дефектов в виде тонких металлических слоев определяет появление в запрещенной зоне спектра пропускания пиков пропускательной способности, причем количество пиков зависит от количества слоев; пропускательная способность различна для излучения s-поляризации и p-поляризации; изменяется диапазон запрещенной зоны: длина волны соответствующая нижней границе уменьшается, а длина волны соответствующая верхней границе увеличивается, причем для структуры с большим количеством тонких металлических слоев величина изменения больше. Разработана теория распространения поверхностной волны в биизотропной среде и метаматериале или металле. Получены в линейном приближении по g и χ аналитические формулы для постоянной распространения и коэффициентов локализации Комплексный характер постоянной распространения определяет затухание поверхностной волны в направлении распространения. Получены соотношения, определяющие компоненты электромагнитного поля двух поверхностных волн. Определено, что при наличие биизотропной среды существуют и ТЕ- и ТМ- компоненты электромагнитного поля поверхностной волны. Квазибездифракционные импульсные бесселевые пучки ультракороткой длительности могут сочетать в себе достоинства как монохроматических бесселевых световых пучков, так и сверхкоротких импульсов, характеризуемых высокой локализацией световой энергии и, следовательно, перспективных для использования в системах дистанционного зондирования, при управлении электрическим разрядом. Особенности преобразования светового излучения тонкими биизотропными слоями и бианизотропными пластинами делает перспективным их использование при создании компактных оптических устройств, таких как волоконно-оптические волноводы, оптические модуляторы и т.д. Полученные зависимости пропускательной способности слоистой структуры с тонкими металлическими слоями от длины волны можно использовать при конструировании узкополосных фильтров.