2次元フォトニック結晶レーザの出射ビームの集光特性

摘要

近年、レーザにおけるビーム形状や偏光状態の制御に関心がもたれている。これは、分子やナノ構造の超解像観察や超高密度光記録、さらには光による自在な粒子捕捉・操作を可能にするものと期待されるためである。我々はこれまでに、2次元フォトニック結晶レーザにより、様々なビームパターンの発生が可能であり、その中でも、径偏光および方位偏光をもつドーナッツビームが極めて興味深いことを示してきた。今回、これらのドーナッツビームの集光点での特性を理論と実験の両面から深く検討を行った結果について報告する。特に、径偏光ドーナッツビームにおいては、その内径、外径の差を小さくすることが、小さな集光点を得る上で極めて有効であることを示す。%For many applications in optics, such as high-resolution observation with optical microscopy, high-density optical data storage, and optical trapping, it is desired to have tailored laser beams that can realize ultra-small focal spot. We had demonstrated two-dimensional photonic-crystal lasers can tailor output beam patterns and their polarization. Among these beam patterns, radially or azimuthally polarized doughnut beams are expected to have different intensity profiles at the focus due to their individual polarization. Here, we theoretically and experimentally study these interesting focusing properties. Moreover, we successfully demonstrate that a very small focal spot can be obtained using a radially polarized narrow ring beam.