ДИФРАКЦИОННАЯ ОПТИКА, ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Нанофокусировка с помощью заострённых структур

С. А. Дегтярев^ab, А. В. Устинов^ab, С. Н. Хонина<sup>ab

a</sup> Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет), (СГАУ)
^b Институт систем обработки изображений РАН

Аннотация: В работе показана возможность нанофокусировки в ближнем поле не только с помощью металлических, но также и диэлектрических структур с резкими краями. Исходя из векторных интегралов Рэлея-Зоммерфельда, показан эффект экстраординарного усиления продольной компоненты электромагнитного поля вблизи разрывов функции падающего поля, связанных с резкими скачками в рельефе оптического элемента. Методом конечных элементов выполнено моделирование дифракции электромагнитного излучения на остриях металлических структур, а также диэлектрических структур, имеющих высокий показатель преломления. Показано, что получаемый размер фокусного пятна по полуспаду интенсивности FWHM (full width at a half maximum) почти прямо пропорционально зависит от радиуса кривизны острия структуры. Для острой фокусировки предложена оптическая схема, состоящая из накопителя, собирающего и направляющего излучение на нанофокусатор. В качестве накопителя предлагается использовать рефракционный аксикон, собирающий излучение на свою вершину, где располагается нанофокусатор — алюминиевая или кремниевая наносфера. При этом необходимо освещать аксикон пучком с вихревой фазовой зависимостью первого порядка или радиально-поляризованным пучком. Предложенная схема способна обеспечить локализацию излучения в световом пятне размером $\mathrm{FWHM} = \lambda/400$.

Ключевые слова: микрооптика, субволновые структуры, сингулярная оптика, нанофокусировка, эффект громоотвода, метод конечных элементов.

Поступила в редакцию: 06.11.2014