Формирование световых пучков нового типа и их применение в лазерных технологиях для неразрушающего контроля материалов, промышленных изделий и биологических объектов : 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. Цель работы определить методы формирования фемтосекундных бесселевых световых пучков и проанализировать преобразование когерентных электромагнитных пучков общего вида, гауссовых и бесселевых электромагнитных пучков 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. При этом в случае использования каждого метода детально проанализированы особенности получаемых световых полей, а также влияние параметров элементов применяемых оптических схем и характеристик входных световых полей на формируемые. В результате исследований на основе метода углового спектра плоских волн решена в общем виде задача о прохождении когерентного электромагнитного пучка вдоль бинормали бианизотропной кристаллической пластинки с учетом преломления на обеих ее поверхностях. Подробно исследована внутренняя коническая рефракция гауссовых и бесселевых электромагнитных пучков. 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. 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.