Optisk superoscillation uden sidebølger

Optisk superoscillation refererer til en bølgepakke, der kan oscillere lokalt i en frekvens, der overstiger dens højeste Fourier-komponent. Dette spændende fænomen muliggør produktion af ekstremt lokaliserede bølger, der kan bryde den optiske diffraktionsbarriere. Ja, superoscillation har vist sig at være en effektiv teknik til at overvinde diffraktionsbarrieren i optisk superopløsningsbilleddannelse. Problemet er, at stærke sidelapper ledsager hovedlapperne af superoscillerende bølger, hvilket begrænser synsfeltet og hindrer anvendelsen.

Der er også afvejninger mellem hovedlapperne og sidelapperne af superoscillerende bølgepakker:reduktion af den superoscillerende egenskabsstørrelse af hovedlappen kommer på bekostning af at forstørre sidelapperne. Dette sker hovedsageligt fordi superoscillation er et lokalt fænomen, alligevel er den samlede bredde af bølgepakken bredere end den optiske diffraktionsgrænse.

Præcis konstruktion af interferensen af ​​diffrakterede lysfelter udsendt fra komplekse nanostrukturer kan producere strukturelle masker, der muliggør betydelig optisk superoscillation. Men strukturelle masker kræver optimering og kompleks fremstilling, og det resulterende lysfelt er stadig begrænset af højintensive sidelapper. Fremstilling af superoscillatoriske bølger med mærkbar funktionsstørrelse og samtidig bevarelse af et større synsfelt har været udfordrende indtil nu.

Som rapporteret i Avanceret fotonik , forskere fra Jinan University, Guangzhou, Kina, for nylig udviklet en måde at eliminere, til en vis grad, afvejningen involveret i superoscillerende bølgepakker. De demonstrerer, både eksperimentelt og teoretisk, generering af superoscillerende lyspletter uden sidelapper.

En central mikroskive med cylindrisk diffraktion giver anledning til en superoscillerende lysplet af en størrelse inden for den optiske diffraktionsgrænse. Et par skarpkantede åbninger sikrer konstruktiv interferens med bølgerne med høj rumfrekvens. Denne interferens eliminerer effektivt sidelapper langs et symmetrisk snit, der kan justeres i tværplanet ved at dreje de månelignende åbninger.

Ifølge Yanwen Hu, en ph.d.-studerende, der arbejder under vejledning af Zhenqiang Chen i afdelingen for optoelektronisk teknik på Jinan University, "På grund af dets nemme design, baseret på klar fysik, den skarpkantede blænde er en lovende kandidat til realisering af superoscillerende bølger."

Hu forklarer yderligere, at den cylindriske diffraktion af den centrale mikroskive producerer superoscillerende bølger med Bessel-lignende former. Disse former gør det muligt for de sarte strukturer af de superoscillerende bølger, der forplanter sig i det frie rum, at rejse meget længere end de flygtige lysbølger. Ifølge Hu, denne spændende spredningseffekt af superoscillation lover potentiel anvendelse i nanopartikelmanipulation, samt superopløsningsbilleddannelse.