Моделирование и исследование новых элементов фотоники для формирования сингулярных лазерных пучков с неоднородной поляризацией на основе комбинирования дифракционных и анизотропных оптических компонентов

Разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение для моделирования в рамках строгой волновой теории распространения лазерных пучков в различных средах, в том числе двулучепреломляющих. Выполнено теоретическое исследование оптической системы на основе одноосного кристалла для формирования радиально и азимутально поляризованных пучков Гаусса - Лагерра и Бесселя с различными элементами дифракционной оптики. Разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение для моделирования поляризационных преобразований при острой фокусировке в рамках строгой волновой теории, технологические режимы электронной литографии и ионно-плазменного травления для изготовления новых образцов элементов фотоники с деталями наноразмерного масштаба. Создана оптическая система для эффективного формирования цилиндрических векторных пучков в форме узкого двойного кольца на основе интерференционного поляризатора, оптическая система для преобразования лазерных пучков с круговой поляризацией в цилиндрические векторные пучки на основе анизотропных кристаллов. Выполнено численное и экспериментальное исследование поляризационно-модового преобразования бесселевых пучков в анизотропных кристаллах при электрооптическом воздействии. Проведено исследование формирования затухающих пучков с помощью узкого конического тейпера и бинарного дифракционного аксикона с субволновым периодом на основе метода конечных разностей во временной области с целью преодоления дифракционного предела в ближней зоне дифракции. Предложен новый подход к реализации секторных пластин для преобразования поляризационного состояния пучков. Изготовлена и исследована металинза, одновременно управляющая поляризацией и фазой падающего на неё лазерного света. Исследовано влияние количества секторов азимутальных поляризаторов на результаты фокусировки прошедшего через них света. Экспериментально показано, что основные геометрические параметры полученных киральных нанотрубок можно варьировать в широких пределах путем изменения толщины металлической пленки, остроты фокусировки и типа подложки. Изучена фокусировка смещенных вихревых пучков произвольного порядка с различной поляризацией в приближении Дебая. Выполнено теоретическое исследование поляризационно-зависимого эффекта астигматического преобразования вихревых пучков при фокусировке перпендикулярно оси одноосного кристалла. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование особенностей применения эффекта астигматического преобразования пучков Бесселя при распространении в анизотропных кристаллах для детектирования степени двулучепреломления градиентных параболических линз, преобразователя поляризации на основе секторного травления кристалла кальцита. Рассмотрена фокусировка оптических вихрей с круговой поляризацией и азимутально-поляризованных пучков высших порядков высокоапертурной линзой. Предложен способ формирования поляризационных суперпозиций цилиндрических пучков высокого порядка с использованием бинарных секторных фазовых пластинок. Проведено фундаментальное исследование в области эффективного преобразования и фокусировки электромагнитного излучения с помощью дифракционных и анизотропных оптических микроэлементов для решения практических междисциплинарных задач фотоники.