Том 28, номер 04, статья № 5

Аннотация:

Представлены результаты численного моделирования ближнего поля рассеяния световой волны (область «фотонной (нано)струи» – ФС) на диэлектрических непоглощающих радиально симметричных частицах микронных размеров. Показано, что кварцевые микрочастицы различной пространственной формы и ориентации формируют ФС с различными размерными и амплитудными характеристиками. Фотонные струи от полусфер обладают высокой протяженностью, но относительно невысокой интенсивностью. Использование конических частиц может дать существенное увеличение протяженности ФС до величин порядка двух десятков длин волн падающего излучения.
 

Ключевые слова:

фотонная струя, метод численной электродинамики, радиально симметричные частицы

Список литературы:

1. Chen Z., Taflove A., Backman V. Photonic nanojet enhancement of backscattering of light by nanoparticles: A potential novel visible-light ultramicroscopy technique // Opt. Express. 2004. V. 12, N 7. P. 1214–1220.
2. Geints Yu.E., Panina E.K., Zemlyanov A.A. Control over parameters of photon nanojets of dielectric microspheres // Opt. Commun. 2010. V. 283, N 23. P. 4775–4781.
3. Geints Yu.E., Panina E.K., Zemlyanov A.A. A photonic nanojet calculations in layered radially-inhomogeneous micrometer-sized spherical particles // J. Opt. Soc. Amer. B. 2011. V. 28, N 8. P. 1825–1830.
4. Heifetz A., Simpson J.J., Kong S.-C., Taflove A., Back-man V. Subdiffraction optical resolution of a gold nanosphere located within the nanojet of a Mie-resonant dielectric microsphere // Opt. Express. 2007. V. 15, N 25. P. 17334–17342.
5. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Panina E.K. Photonic jets from resonantly-excited transparent dielectric microspheres // J. Opt. Soc. Amer. B. 2012. V. 29, iss. 4. P. 758–762.
6. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Panina E.K. Photonic jet shaping of mesoscale dielectric spherical particles: Resonant and non-resonant jet formation // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 126. P. 44–49.
7. Devilez A., Bonod N., Stout B., Gerard D., Wenger J., Rigneault H., Popov E. Three-dimensional subwavelength confinement of light with dielectric microspheres // Opt. Express. 2009. V. 17, N 4. P. 2089–2094.
8. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Панина Е.К. Особенности формирования фотонной струи вблизи поверхности сферических микрочастиц при облучении их сфокусированным световым пучком // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 11. С. 989–994.
9. Kong S.-C., Taflove A., Backman V. Quasi one-dimensional light beam generated by a graded-index microsphere // Opt. Express. 2009. V. 17, N 5. P. 3722–3731.
10. 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. Amer. B. 2010. V. 27, N 10. P. 1991–1997.
11. Martin J., Proust J., Gérard D., Bijeon J.-L., Plain J. Intense Bessel-like beams arising from pyramid-shaped microtips /  Opt. Lett. 2012. V. 37, iss. 7. P. 1274–1276.
12. McCloskey D., Wang J.J., Donegan J.F. Low divergence photonic nanojets from Si3N4 microdisks // Opt. Express. 2012. V. 20, N 1. P. 128–140.
13. Kotlyar V.V., Stafeev S.S., Feldman A. Photonic nanojets generated using square-profile microsteps // Appl. Opt. 2014. V. 53, iss. 24. P. 5322–5329.
14. Purcell E.M., Pennypacker C.R. Scattering and absorption of light by nonspherical dielectric grains // Astrophys. J. 1973. V. 186. P. 705–714.
15. Draine B.T., Flatau P.J. Discrete-dipole approximation for scattering calculations // J. Opt. Soc. Amer. A. 1994. V. 11, N 4. P. 1491–1499.
16. Draine B.T., Flatau P.J. Discrete-dipole approximation for periodic targets: Theory and tests // J. Opt. Soc. Amer. A. 2008. V. 25, N 11. P. 2693–2703.
17. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 660 с.
18. Harrington R. Origin and development of the method of moments for field computation // IEEE Antennas Propag. Mag. 1990. V. 32, N 3. P. 31.
19. Goedecke G.H., O'Brien S.G. Scattering by irregular inhomogeneous particles via the digitized Green's function algorithm // Appl. Opt. 1988. V. 27, N 12. P. 2431–2438.
20. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А.. Панина Е.К. Сравнительный анализ пространственных форм фотонных струй от сферических диэлектрических микрочастиц // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 5. C. 417–424.
21. 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.
22. Garces-Chavez V., McGloin D., Melville H., Sibbett W., Dholakia K. Simultaneous micromanipulation in multiple planes using a self-reconstructing light beam // Nature (Gr. Brit.). 2002. V. 419. P. 145–147.
23. Kawata S., Sugiura T. Movement of micrometer-sized particles in the evanescent field of a laser beam // Opt. Lett. 1992. V. 17, N 11. P. 772–774.
24. Taguchi K., Ueno H., Hiramatsu T., Ikeda M. Optical trapping of dielectric particle and biological cell using optical fibre // Electron. Lett. 1997. V. 33, N 5. P. 413–414.
25. Zeng D., Latham W.P., Kar A. Characteristic analysis of a refractive axicon system for optical trepanning // Opt. Eng. 2006. V. 45, N 9. 094302. DOI: 10.1117/ 1.2353119.
26. Munzer H.J., Mosbacher M., Bertsch M., Zimmermann J., Leiderer P., Boneberg J. Local field enhancement effects for nanostructuring of surfaces // J. Microsc. 2001. V. 202, N 1. P. 129–135.
27. 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.