Spin-orbital Conversion of Bessel Light Beams By Liquid Crystal Elements

For the first time, the spin-orbital conversion of the linearly polarized Bessel beams in the process of their propagation in the electrically-controlled liquid crystal cell has been realized experimentally. Variations in the polarization, phase, and spatial structure of the beam have been analyzed. It has been shown that, when a Bessel beam is propagating along the liquid crystal director, the generated beam is orthogonally polarized, whereas the topological charge is varied by two unities. Keywords: Bessel light beams, spin-orbital conversion; liquid crystal

Surface Plasmon-Polaritons and Transverse Spin Angular Momentum at the Boundary of Hyperbolic Metamaterial with Arbitrary Orientation of the Optical Axis

The possibility is established and the conditions are found for localization of plasmon-polaritons (PPs) near the boundaries of hyperbolic metamaterials (HMs) of both I and II types with arbitrary orientation of the optical axis. It is grounded that such surface PP has the transverse spin momentum which depends on the wavelength of the exciting wave, the orientation of the optical axis of the hyperbolic metamaterial, and dielectric properties of bordered media

Interaction of Bessel Light Beams with Epsilon-near-zero Metamaterials

The article explores possibilities and conditions of generation of a new type of diffraction-free needle-like field Bessel plasmon polaritons (BPPs) with super narrow cone angle in an epsilon-near-zero metamaterial, surrounded by semi-infinite dielectric media. Correct analytical expressions are obtained and analyzed in detail for the electric and magnetic fields of BPPs formed inside and outside the metamateral slab

Свойства и энергетические характеристики особых неоднородных электромагнитных волн в гиперболических метаматериалах

In this paper, it is shown that under the conditions of total internal reflection of plane homogeneous electromagnetic waves at the interface of a hyperbolic metamaterial and an ordinary isotropic medium, special inhomogeneous electromagnetic waves are excited in certain circumstances near the surface of the metamaterial and their amplitude changes with distance according to the non-exponential law. The existence conditions for such waves are established for the case when the optical axis is located within the interface plane and forms an angle with the plane of incidence. The energy flux and the energy density of special inhomogeneous waves in a hyperbolic metamaterial are determined. Показано, что в условиях полного отражения плоских однородных электромагнитных волн на границе гиперболического метаматериала с обычной изотропной средой при определенных условиях вблизи поверхности метаматериала возбуждаются особые неоднородные электромагнитные волны. Их особенность заключается в том, что амплитуда таких волн изменяется при удалении от границы по неэкспоненциальному закону. Получены условия существования особых неоднородных волн и показано, что для этого оптическая ось метаматериала должна составлять определенный угол с плоскостью падения, зависящий от ее ориентации относительно главной плоскости метаматериала и оптических свойств граничащих сред. Найдены поток и плотность энергии особых неоднородных волн в гиперболическом метаматериале

ФОРМИРОВАНИЕ И СВОЙСТВА НОВЫХ ТИПОВ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАНОСТРУКТУР ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ

New technologies of obtaining composite media were studied, which can reveal the properties of metamaterials: porous aluminum oxide films with a system of periodic nanoholes filled with noble metals; multilayer metal-dielectric (including, metal-polymer) nanostructures; polymer films with implemented metal nanoparticles, fish-net polymer structures with metal filling of cells. Dielectric and resonance properties of synthesized structures were investigated; the peculiarities of excitation of new types of quasi-non-diffracting plasmon-polaritons in them were established. The original methods and devices for characterization of optical properties of created composite nanostructures were proposed. The perspectives were shown how to use metamaterials when creating flat superlenses, to manipulate light beam parameters and also resonance-assisted evanescent nanolithography.Рассмотрены технологии получения композитных сред, которые могут проявлять свойства метаматериалов: пористых пленок оксида алюминия с системой периодических наноотверстий, заполненных благородными металлами; многослойных металл-диэлектрических (в том числе металл-полимерных) наноструктур; полимерных пленок с внедренными металлическими наночастицами; сетчатых полимерных структур с металлическим заполнением ячеек. Исследованы диэлектрические и резонансные свойства синтезированных структур, установлены особенности возбуждения в них новых типов квазибездифракционных плазмон-поляритонов. Предложены оригинальные методы и устройства для характеризации оптических свойств созданных композитных наноструктур. Показана перспективность использования метаматериалов при создании плоских суперлинз, управления параметрами световых пучков, а также для резонансно-усиленной эванесцентной нанолитографии. 

Methods of Chaos Control in Radiation of Charged Particles Moving in Non-One-Dimensional Periodical Structures

The conditions of excitation of a special surface wave at the boundary of an isotropic medium and a hyperbolic metamaterial with Kerr nonlinearity are found. The main feature of this wave is non-exponential decay of the amplitude when moving off the boundary. The dependencies of the energetic characteristics of the wave on the propagation constant and the depth of penetration inside metamaterial are established and analyzed