Дифракционные оптические элементы для мультиплексирования структурированных лазерных пучков

Аннотация: Рассмотрены методы получения множества структурированных лазерных пучков (мультиплексирования) из одного освещающего пучка (как структурированного, так и неструктурированного) на основе применения дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Для описания и разработки методов предложен подход “интеллектуального мультиплексирования”. Рассчитан ДОЭ, формирующий набор из пяти дифракционных порядков, расположенных в линию. Приведён пример фокусировки набора кольцевых азимутально-поляризованных лазерных пучков с помощью дифракционного светоделителя. Для эффективного мультиплексирования вихревых пучков первого порядка в двумерной области использована двумерная дифракционная решётка. Предложен и реализован подход, при котором функции пропускания двумерного дифракционного светоделителя и элементов, формирующих структурированные лазерные пучки с заданными параметрами, объединяются в функцию пропускания одного элемента. Такие ДОЭ могут найти применение в системах оптических коммуникаций при кодировании и декодировании данных. Продемонстрирована возможность использования бинарных искривлённых вилкообразных решёток для формирования кольцевых трёхмерных вихревых пучков, детектирование которых происходит вне фокальной плоскости. Такой подход даёт дополнительные преимущества для безопасной передачи данных, может быть использован при лазерной обработке материалов и в приложениях лазерного манипулирования.

Ключевые слова: дифракционные оптические элементы, структурированные лазерные пучки, мультиплексирование, функция пропускания, дифракционные порядки.