Numerické modelování šíření optického svazku s azimutální polarizací

Vedoucí: doc. RNDr. Martin Kozák, Ph.D.

Konzultant: RNDr. Neli Laštovičková Streshkova

Uvažujme kolimovaný laserový svazek, který se šíří podél osy z a v každém bodě roviny xy má stejnou lineární polarizaci podél osy y, tj. vektor elektrické intenzity kmitá v rovině yz. Běžnou polarizační destičkou bychom pak mohli otočit rovinu polarizace světla v každém bodě o stejný uhel kolem osy z. Speciální polarizační destičkou [1] je však možné docílit, že uhel otočení roviny polarizace světla je funkcí polohy xy na destičce, tj. po průchodu takovou destičkou bude vektor elektrické intenzity kmitat různě v každém bodě ve stopě svazku. Takto je možné vytvořit kupříkladu tzv. vektorový svazek s azimutální nebo radiální polarizací (viz. Obr. 1 (a)). Po fokusaci takto polarizovaný svazek má kruhový profil intenzity, s bodem nulové intenzity uprostřed (Obr. 1 (b,c)).

Pro praktické aplikace je důležité, aby polarizace svazku byla nastavena co nejpřesněji, a aby intenzitní profil v okolí ohniska byl co nejvíc symetrický. V realitě to znamená, že je potřeba umístit destičku, tak aby optický svazek dopadal kolmo na její povrch, a zároveň aby jeho osa symetrie procházela středem destičky. Vliv různých nedokonalostí v umístění destičky vůči svazku je pak možné odhadnout na základě numerických simulací. V rámci projektu se student(ka) seznámí se základy výpočtu šíření optického svazku [2] a bude studovat tvar optického pole vektorově polarizovaného svazku v okolí ohnisku za dokonalých i méně dokonalých podmínek.

Literatura:

[1] https://www.photonic-lattice.com/en/products/axial-polarization-conversion-element-swp-series/, cit. 26.9.2025

[2] Hu, Y., Wang, Z., Wang, X. et al. Efficient full-path optical calculation of scalar and vector diffraction using the Bluestein method. Light Sci Appl 9, 119 (2020).