Том 31, номер 09, статья № 3

Аннотация:

Теоретически рассмотрен эффект фотонных наноструй (ФНС), возникающих в ближнем поле рассеяния у поверхности диэлектрических осесимметричных микрочастиц (полусфера, аксикон, комбинированные частицы) при освещении их оптическим излучением. Методом дискретно-дипольной аппроксимации выполнен численный расчет ключевых параметров ФНС (длина, ширина, пиковая интенсивность) и проведен анализ их зависимости от геометрической формы рассеивающих излучение микрочастиц. Показано, что при использовании специального типа комбинированных частиц, состоящих из аксикона и полусферы, могут быть реализованы локализованные световые потоки с пиковой интенсивностью, значительно превышающей соответствующие значения для частиц простых форм (полусфера, аксикон).

Ключевые слова:

фотонная наноструя, полусфера, аксикон, комбинированные частицы

Список литературы:

1. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Panina E.K. Microaxicon-generated photonic nanojets // J. Opt. Soc. Am. B. 2015. V. 32. P. 1570–1574.
2. Kotlyar V.V., Stafeev S.S. Modeling the sharp focus of a radially polarized laser mode using a conical and a binary microaxicon // J. Opt. Soc. Am. B. 2010. V. 27. P. 1991–1997.
3. Minin I.V., Minin O.V., Geints Yu.E. Localized EM and photonic jets from non-spherical and non-symmetrical dielectric mesoscale objects: Brief review // Ann. Phys. (Berlin). 2015. V. 527. P. 491–497.
4. Minin I.V., Minin O.V., Pacheco-Pena V., Beruete M. Localized photonic jets from flat, three-dimensional dielectric cuboids in the reflection mode // Opt. Lett. 2015. V. 40. P. 2329–2332.
5. Li X., Chen Z., Taflove A., Backman V. Optical analysis of nanoparticles via enhanced backscattering facilitated by 3-D photonic nanojets // Opt. Express. 2005. V. 13, N 22. P. 526–533.
6. Geints Yu.E., Panina E.K., Zemlyanov A.A. Control over parameters of photon nanojets of dielectric microspheres // Opt. Commun. 2010. V. 283. P. 4775–4781.
7. Wu W., Katsnelson A., Memis O.G., Mohseni H. A deep sub-wavelength process for the formation of highly uniform arrays of nanoholes and nanopillars // Nanotechnology. 2008. V. 18. P. 485302. DOI: 10.1088/0957-4484/18/48/485302.
8. Wu W., Dey D., Memis O.G., Katsnelson A., Mohseni H. Fabrication of large area periodic nanostructures using nanosphere photolithography // Nanoscale Res. Lett. 2008. V. 3. P. 351–354.
9. Grojo D., Boarino L., De Leo N., Rocci R., Panzarasa G., Delaporte P., Laus M., Sparnacci K. Size scaling of mesoporous silica membranes produced by nanosphere mediated laser ablation // Nanotechnology. 2012. V. 23. P. 485305. DOI: 10.1088/0957-4484/23/48/485305.
10. Allen K.W., Farahi N., Li Y., Limberopoulos N.I., Walker D.E., Urbas A.M., Liberman V., Astratov V.N. Super-resolution microscopy by movable thin-films with embedded microspheres: Resolution analysis // Ann. Phys. (Berlin). 2015. V. 527. P. 513–522.
11. Bityurin N., Afanasiev A., Bredikhin V., Alexandrov A., Agareva N., Pikulin A., Ilyakov I., Shishkin B., Akhmedzhanov R. Colloidal particle lens arrays-assisted nanopatterning by harmonics of a femtosecond laser // Opt. Express. 2013. V. 21. P. 21485–21490.
12. Abdurrochman A., Lecler S., Mermet F., Tumbelaka B.Y., Serio B., Fontaine J. Photonic jet breakthrough for direct laser microetching using nanosecond near-infrared laser // Appl. Opt. 2014. V. 53. P. 7202–7207.
13. Ghenuche P., De Torres J., Ferrand P., Wenger J. Multi-focus parallel detection of fluorescent molecules at picomolar concentration with photonic nanojets arrays // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105, N 13. P. 131102. DOI: 10.1063/1.4896852.
14. Astratov V.N., Darafsheh A., Kerr M.D., Allen K.W., Fried N.M., Antoszyk A.N., Ying H.S. Photonic nanojets for laser surgery // SPIE Newsroom. 2010. DOI: 10.1117/2.1201002.002578.
15. Cui X., Erni D., Hafner C. Optical forces on metallic nanoparticles induced by a photonic nanojet // Opt. Express. 2008. V. 16, N 18. P. 13560–13568.
16. Wu W., Katsnelson A., Memis O.G., Mohseni H. A deep sub-wavelength process for the formation of highly uniform arrays of nanoholes and nanopillars // Nanotechnology. 2007. V. 18, N 48. P. 485302. DOI: 10.1088/0957-4484/18/48/485302.
17. Draine B.T., Flatau P.J. Discrete-dipole approximation for periodic targets: Theory and tests // J. Opt. Soc. Am. A. 2008. V. 25. P. 2693–2703.
18. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Панина Е.К. «Фотонные струи» от диэлектрических микроаксиконов // Квант. электрон. 2015. Т. 45, № 8. С. 743–747.