Наиболее значимые результаты лаборатории когерентной оптики

Двумерный эффект Тальбота оптических вихрей и их пространственная эволюция

Авторы: А.М. Вьюнышев, В.Г. Архипкин, Д.А. Иконников, С.А. Мысливец, М.Н. Волочаев

Экспериментально и теоретически исследована дифракция оптических вихрей в ближней зоне на двумерной амплитудной дифракционной решетке. Экспериментально обнаружен Эффект Тальбота (периодическое самоизображение плоскости решетки при дифракции в ближней зоне) для оптических вихрей в видимом диапазоне (рисунок), и впервые экспериментально получены ковры Тальбота для оптических вихрей. Показано, что пространственная конфигурация светового поля за решеткой представляет собой сложную трехмерную решетку пучкообразных оптических вихрей. С использованием экспериментальных данных воссоздана элементарная ячейка решетки для оптических вихрей и продемонстрирована пространственная эволюция интенсивности и фазовых сингулярностей. Кроме того, для определенных плоскостей Тальбота наблюдается эффект самовосстановления оптических вихрей, заключающийся в сглаживании центрального провала в кольцевом распределении интенсивности, т.е. в восстановлении предсказанного ранее изображения плоскости объекта. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными. Полученные результаты можно использовать для создания и оптимизации 3D-решеток оптических вихрей для широкого спектра областей применения.

Экспериментальные картины (верхний ряд) и расчетные профили интенсивности (средний ряд) и фазы (нижний ряд) в конкретных плоскостях Тальбота (колонки) для оптического вихря с топологическим зарядом l=+1. Красные и синие кружки соответствуют положительным и отрицательным топологическим зарядам, соответственно.

D.A. Ikonnikov, S.A. Myslivets, M.N. Volochaev, V.G. Arkhipkin, A.M. Vyunishev,
Two-Dimensional Talbot Effect of the Optical Vortices and Their Spatial Evolution,
Scientific Reports, принята к печати (WoS Impact Factor - 3.998, Q1)

Изображения Тальбота периодических нелинейных решёток на гармонических длинах волн

Авторы: А.М. Вьюнышев, С.А. Мысливец, В.А. Фокин, М.Н. Волочаев, Т.Е. Смолярова,
Н.В. Радионов, А.И. Зайцев, В.Г. Архипкин, А.С. Чиркин

Развит метод функционального структурирования граней нелинейного кристалла с использованием сфокусированного ионно-лучевого травления. Экспериментально и теоретически изучена дифракции ближнего поля на периодической нелинейной решетке, полученной предложенным методом. Получены изображения Тальбота на частотах первой и второй гармоники одновременно. Пространственные интерференционные картины для указанных частот являются индивидуальными (см. рис.), что может обеспечить более точное оптическое тестирование, пространственное согласование оптических мод на обеих частотах и демультиплексирование излучения с разделением по длине волны. Обсуждается влияние эффекта апертуры на ковер Тальбота.

Измеренное (а), (в) и вычисленное (б), (г) пространственное распределение интенсивности в ближнем поле на основной частоте (первая гармоника) (а), (б) и второй гармоники (в), (г).

 A.M. Vynunishev, S.A.Myslivets, V.A. Fokin, M.N. Volochaev, T.E. Smolyarova,
N.V. Radionov, A.I. Zaizev, V.G. Arkhipkin, A.S. Chirkin.
Dual wavelength Talbot self-imaging using facet patterned nonlinear crystals //
Optics Letters. 2018. V.44. P.3761.

Хиральное оптическое таммовское состояние: временная теория связанных мод

Авторы: Тимофеев И.В., Панкин П.С., Ветров С.Я., Архипкин В.Г., Ли В., Зырянов В.Я.

Хиральное оптическое таммовское состояние (ХОТС) представляет собой локализованное состояние на границе сохраняющего поляризацию анизотропного зеркала и структурно хиральной среды, такой как холестерический жидкий кристалл или хиральная капсулированная тонкая пленка. Спектральное проявление ХОТС в виде резонансов отражения описывается при помощи теории связанных мод. Для излучений двух круговых поляризаций равенство связей приводит к поляризационному кроссоверу (эффект Коппа-Генака), при котором для возбуждения ХОТС оптимальна линейная поляризация. Аналитически найдена соответствующая кроссоверу толщина холестерика.

Слева: Круговая дифракция Брэгга формирует ХОТС. Директор холестерика изображен синим и зеленым, напряженность электрического поля изображена красным и желтым. Угол между ними не меняется с глубиной. Справа: Спектр отражения. Насыщение ширины линии при увеличении толщины холестерического слоя L. Смена поляризации оптимально возбуждающего излучения – эффект Коппа-Генака.

Timofeev I. V, Pankin P.S., Vetrov S.Y., Arkhipkin V.G., Lee W., Zyryanov V.Y.
Chiral Optical Tamm States: Temporal Coupled-Mode Theory //
Crystals. 2017. Vol. 7, № 4. P. 113. doi:10.3390/cryst7040113