Динаміка лазерних пучків терагерцового діапазону з фазовими сингулярностями

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено встановленню фізичних закономірностей просторової динаміки лазерних пучків безперервного випромінювання терагерцового (ТГц) діапазону в випадку їх поширення та фокусування в вільному просторі. Для розв’язання цих задач були використанні методи сучасної радіофізики та обчислювальної електродинаміки. … Вихрові пучки з їх стабільністю при поширенні у вільному просторі є перспективними для створення систем бездротового зв'язку у терагерцовому діапазоні, забезпечуючи високу пропускну здатність і стійкість до перешкод. Сфокусовані вихрові пучки дозволяють створювати компактні фокуси з розмірами менше дифракційної межі, оптичні голки, фокуси з плоскою вершиною, та інші. Це відкриває нові можливості для створення наноструктур, збору мікрочастинок або роботи з біологічними об’єктами. Дослідження фокусування таких пучків сприяють розробці високочутливих сенсорів, що здатні виявляти незначні зміни в середовищі або характеристиках об’єктів. Дослідження фокусування терагерцових пучків, збуджених модами вищого порядку, сприяє появі передових технологій у таких галузях як медицина, комунікації, матеріалознавство, квантова фізика і криптографія, в тому числі у сфері нових методів кодування даних у квантових комунікаціях.

The dissertation work is devoted to establishing the physical regularities of spatial dynamics of laser beams of continuous radiation of the terahertz (THz) range in the case of their propagation and focusing in free space. To solve these problems, methods of modern radiophysics and computational electrodynamics were used. … Vortex beams, with their stability when propagating in free space, are promising for creating wireless communication systems in the terahertz range, providing high bandwidth and resistance to interference. Focused vortex beams allow the creation of compact foci with dimensions smaller than the diffraction limit, optical needles, flat top foci, and others. This opens up new opportunities for creating nanostructures, collecting microparticles, or working with biological objects. Research on focusing such beams contributes to the development of highly sensitive sensors that can detect minor changes in the environment or characteristics of objects. Research on focusing terahertz beams excited by higher-order modes contributes to the emergence of advanced technologies in such fields as medicine, communications, materials science, quantum physics, and cryptography, including in the field of new methods of data encoding in quantum communications.