Πρόσφατα έχουν προταθεί μια πληθώρα από οπτικές δέσμες που έχουν μη τετριμμένη
κατανομή πλάτους και φάσης. Σε μια οικογένεια δεσμών που περιείχε μόνο, την κλασσική
πλέον, δέσμη Bessel ένας αυξανόμενος αριθμός νέων μελών έχει προστεθεί όπως η Airy
και η ακτινικά συμμετρική Airy δέσμη, η Mathieu και Weber δέσμη.
Αυτές οι νέες οπτικές δέσμες διαδίδονται σε καμπύλες τροχιές και αντιστέκονται στην
περίθλαση ή την διασπορά. Ως εκ τούτου, έχουν την ιδιότητα να αυτό-αναδομούνται και
ξεπερνούν εμπόδια, πλεονεκτήματα που τις καταστούν τις πλέον κατάλληλες για ένα ευρύ
φάσμα εφαρμογών από την επεξεργασία υλικών μέχρι τις τηλεπικοινωνίες.
Αυτή η μεταπτυχιακή εργασία επικεντρώνεται στις τεχνικές σχεδιασμού για την
προσαρμογή αυτών των νέων οπτικών δεσμών έτσι ώστε να είναι δυνατός ο έλεγχος της
δυναμικής της διάδοσής τους καθώς και της κατανομής τους στην εστία. Στην ανάλυση
μας έχουμε συνδυάσει αναλυτικές μεθόδους σε συνδυασμό με αριθμητικές προσομοιώσεις
για να καταλήξουμε σε προβλέψεις για την διάδοσης αυτών των δεσμών. Επιπλέον
προτείνουμε μια ενοποιημένη προσέγγιση που συγχωνεύει δύο κατηγορίες δεσμών ring
Airy σε μία οικογένεια. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός πως στις οριακές τιμές των
παραμέτρων τους αυτές οι δέσμες οριακά προσεγγίζουν στις γνωστές Gaussian και Bessel
δέσμες.
Τα αποτελέσματα μας θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο σε εφαρμογές των λέιζερ που
απαιτούν έλεγχο των ιδιοτήτων της εστιακής περιοχής. Τέτοιες εφαρμογές περιλαμβάνουν
μεταξύ άλλων, την επεξεργασία υλικών με λέιζερ, τον διφωτονικό πολυμερισμό, την
χειρουργική με λέιζερ, τις οπτικές τηλεπικοινωνίες, και τη δημιουργία αρμονικών και Thz
(EL)
Recently a plethora of optical beams with non-trivial amplitude and phase distributions
have been introduced. In a collection containing only the, classical now, Bessel beams an
increasing number of new members like the Airy and the radially symmetrical Airy,
Mathieu and Weber beams have been added.
These novel optical beams propagate in curved trajectories and resist to diffraction or
dispersion. Therefore, they are able to self-heal and bypass obstacles, advantages that
make them exciting for applications ranging from materials processing to
telecommunications.
This thesis focuses on design techniques for tailoring these novel optical beams to
control their propagation dynamics and their focal volume. In our analysis we have
combined analytical estimations and numerical propagation simulations to reach at
predictions of the beam propagation properties. Furthermore, through our unified
description approach we have merged two autofocusing ring Airy beam types under the
same family. Interestingly, at the boundary parameter regime these beams are transformed
to the well-known Gaussian and Bessel beams.
Our results will have an important impact to laser applications that require a control of
the focal region properties. Such applications include among others, laser materials
processing, two photon polymerization, laser surgery, optical telecommunications,
harmonic generation, and Thz generation.
(EN)
