Details
| Title | Моделирование процессов формирования и распространения оптических вихревых пучков, излучаемых микрокольцевыми резонаторами = Modeling of the processes involved in the formation and propagation of optical vortex beams generated by microring resonators // Оптический журнал. – 2025. – № 7. — С. 3-12 |
|---|---|
| Creators | Багманов В. Х. ; Бакирова Л. И. ; Воронков Г. С. ; Любопытов В. С. |
| Imprint | 2025 |
| Collection | Общая коллекция |
| Subjects | Физика ; Физическая оптика ; оптические пучки ; вихревые пучки ; резонаторы ; микрокольцевые резонаторы ; орбитальный угловой момент ; дифракция ; дифракционные решетки ; математические модели ; optical beams ; vortex beams ; resonators ; micro-ring resonators ; orbital angular momentum ; diffraction ; diffraction gratings ; mathematical models |
| UDC | 535.2/3 |
| LBC | 22.343 |
| Document type | Article, report |
| Language | Russian |
| DOI | 10.17586/1023-5086-2025-92-07-3-12 |
| Rights | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Record key | RU\SPSTU\edoc\76738 |
| Record create date | 8/26/2025 |
Предмет исследования. Микрокольцевые резонаторы с излучающей дифракционной решеткой, образованной периодическими отверстиями. Цель работы. Разработка математических моделей генерирования и пространственного распределения излучения оптических вихревых пучков, переносящих орбитальный угловой момент, микрокольцевыми резонаторами. Метод. Процесс излучения оптического пучка микрокольцевым резонатором описывается в рамках общей теории рассеяния электромагнитных волн неоднородностями диэлектрической проницаемости в приближении Рэлея. Процесс формирования оптических вихревых пучков рассматривается в рамках векторного варианта представления электромагнитных полей на основе интегральной теоремы Кирхгофа-Гельмгольца. Численное моделирование осуществлялось в среде Ansys Lumerical. Основные результаты. Получены аналитические выражения, позволяющие определить пространственное распределение электрического поля и плотности потока энергии, излучаемой микрокольцевым резонатором, в зависимости от конфигурации резонатора и параметров периодических отверстий на его поверхности и область максимальной плотности потока энергии в зависимости от топологического заряда оптического вихревого пучка, формируемого резонатором. Для проверки и подтверждения адекватности второй части математической модели дополнительно было проведено численное моделирование в среде Ansys Lumerical. Практическая значимость. Полученные в работе результаты могут быть использованы для повышения эффективности и оптимизации каналов связи в перспективных информационных оптических технологиях.
Subject of study. Microring resonators with a radiation-emitting diffraction grating, formed by periodic holes on its surface. Aim of study. Developing mathematical models for the generation and radiation spatial distribution of the optical vortex beams carrying orbital angular momentum using microring resonators. Method. The process of optical beam radiation from a microring resonator is described using the general theory of electromagnetic wave scattering by dielectric inhomogeneities in the Rayleigh approximation. Optical vortex beam formation is considered in terms of the vector representation of electromagnetic fields, based on the Kirchhoff-Helmholtz integral theorem. Numerical simulations were performed in the Ansys Lumerical software environment. Main results. Analytical expressions have been derived that allow us to determine the spatial distribution of the electric field and the energy flux density, emitted by a microring resonator, depending on the configuration of the resonator and the parameters of the periodic holes on its surface, the region of maximum energy flux density, depending on the topological charge of the optical vortex beam produced by the resonator. To verify and confirm the accuracy of the second part of the mathematical model, additional numerical simulations were performed in the Ansys Lumerical environment. Practical significance. The findings of the study can be utilized to enhance the efficiency and optimize communication channels in the promising optical information technologies.
