Role of Community Informatics in Socio-Cultural Transformations in Russia and the CIS

Role of Community Informatics in Socio-Cultural Transformations in Russia and the CI

Indexing of Computer Optics in the Emerging Sources Citation Index database

Inclusion of the journal Computer Optics in the Emerging Sources Citation Index database is described in this editorial

Tight focusing of azimuthally polarized optical vortex produced by subwavelength grating

Focusing of an optical vortex with sectorial azimuthal polarization is numerically investigated. An effect of sector numbers on the results of focusing is estimated. It is shown that the focal spot produced by a beam with six sectors does not differ from the ideally azimuthally polarized optical vortex; a difference in the focal spot diameter does not exceed 0.001 of the wavelength. For a four-sectoral beam, the difference does not exceed 0.028 of the wavelength. We have investigated a four-Sector transmission Polarization Converter for a wavelength of 633 nm, that enables the conversion of a linearly polarized incident beam into a mixture of linearly and azimuthally polarized beams. It was experimentally shown that light propagated through the four-Sector transmission Polarization Converter and focused by Fresnel zone plate with a focal length of 532 nm produces focal spot with diameters 0.46 and 0.57 of wavelength.Publisher PD

Estimating the scale of stone axe production: A case study from Onega Lake, Russian Karelia

The industry of metatuff axes and adzes on the western coast of Onega Lake (Eneolithic period, ca. 3500 – 1500 cal. BC) allows assuming some sort of craft specialization. Excavations of a workshop site Fofanovo XIII, conducted in 2010-2011, provided an extremely large assemblage of artefacts (over 350000 finds from just 30 m2, mostly production debitage). An attempt to estimate the output of production within the excavated area is based on experimental data from a series of replication experiments. Mass-analysis with the aid of image recognition software was used to obtain raw data from flakes from excavations and experiments. Statistical evaluation assures that the experimental results can be used as a basement for calculations. According to the proposed estimation, some 500 – 1000 tools could have been produced here, and this can be qualified as an evidence of “mass-production”

Subwavelength grating-based spiral metalens for tight focusing of laser light

In this paper, we investigate a 16-sector spiral metalens fabricated on a thin film (130 nm) of amorphous silicon, consisting of a set of subwavelength binary diffractive gratings and with a numerical aperture that is close to unity. The metalens converts linearly polarized incident light into an azimuthally polarized optical vortex and focuses it at a distance approximately equal to the wavelength of the incident light, k ¼ 633 nm. Using a scanning near-field optical microscope, it is shown experimentally that the metalens forms an elliptical focal spot with diameters smaller than the diffraction limit: FWHMx ¼ 0.32k (60.03k) and FWHMy ¼ 0.51k (60.03k). The experimental results are close to those of a numerical simulation using the FDTD method, with FWHMx ¼ 0.37k and FWHMy ¼ 0.49k. The technological errors due to manufacturing were taken into account in the simulation. This is the smallest focal spot yet obtained with a metalens

Subwavelength micropolarizer in a gold film for visible light

Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) (EP/L017008/1); European Research Council (337508); Russian Foundation for Basic Research (RFBR) (14-07-97039, 14-29-07133, 15-07-01174, 15-37-20723, 16-07-00990, 16-29-11698); Ministry of Education and Science of the Russian Federation (MK-9019.2016.2).We have designed and fabricated a 100 μm x 100 μm four-sector binary subwavelength reflecting polarization microconverter in a gold film. Using finite-difference time-domain-aided numerical simulations and experiments, the micropolarizer was shown to convert an incident linearly polarized Gaussian beam of wavelength 532 nm into an azimuthally polarized beam. Conditions for generating on-axis regions of nonzero intensity when using propagating optical vortices with different initial polarization were deduced. By putting a spiral phase plate into an azimuthally polarized beam, the intensity pattern was shown to change from diffraction rings to a central peak.PostprintPeer reviewe

A transverse energy flow at the tight focus of light with higher-order circular-azimuthal polarization

Рассмотрена острая фокусировка света с циркулярно-азимутальной поляризацией m-го порядка. Это новый тип неоднородной гибридной поляризации, объединяющий свойства цилиндрической поляризации m-го порядка и круговой поляризации. С помощью формализма Ричардса–Вольфа получены аналитические выражения в фокусе для проекций векторов напряженности электрического и магнитного полей, распределения интенсивности, проекций вектора Пойнтинга и спинового углового момента. Теоретически и численно показано, что интенсивность в фокусе имеет 2(m+1) локальных максимумов, расположенных вдоль замкнутого контура с нулевой интенсивностью в центре (на оптической оси). Показано, что в фокусе имеется 4m вихрей поперечного потока энергии, центры которых расположены между локальными максимумами интенсивности. Также показано, что поперечный поток энергии меняет направление вращения 2(2m+1) раза при обходе в плоскости фокуса вокруг оптической оси. Интересно, что продольная проекция спинового углового момента в фокусе меняет знак 4m раза. В тех областях плоскости фокуса, где поперечный поток энергии вращается против часовой стрелки, продольная проекция спинового углового момента положительная, а вектор поляризации вращается в плоскости фокуса против часовой стрелки. И наоборот, где поток энергии вращается по часовой стрелке, там и вектор поляризации вращается по часовой стрелке, а продольная проекция спинового углового момента отрицательная. Моделирование подтверждает выводы теории. Tight focusing of light with mth-order circular-azimuthal polarization was investigated. This is a new type of inhomogeneous hybrid polarization that combines the properties of mth order cylindrical polarization and circular polarization. Using the Richards-Wolf formalism, we obtained analytical expressions in the focal spot for the projections of the electric and magnetic field, the intensity distribution, the projections of the Poynting vector, and the spin angular momentum. It was shown theoretically and numerically that at the focus, the intensity has 2(m+1) local maxima located on a circle centered on an on-axis intensity null. It was shown that 4m vortices of a transverse energy flow were produced at the focus, with their centers located between the local intensity maxima. It was also shown that in the focal plane, the transverse energy flow changes the direction of rotation 2(2m+1) times around the optical axis. It is interesting that the longitudinal projection of the spin angular momentum at the focus changes sign 4m times. In those areas of the focal plane where the transverse energy flow rotates counterclockwise, the longitudinal projection of the spin angular momentum is positive, and the polarization vector rotates counterclockwise in the focal plane. Conversely, if the energy flow rotates clockwise, the polarization vector rotates clockwise, and the longitudinal projection of the spin angular momentum is negative. Numerical simulations are in agreement with the theoretical investigation.Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в частях «Введение» и «Заключение», Российского научного фонда (грант № 18-19-00595) в части «Результаты моделирования фокусировки света с гибридной поляризацией», Российского фонда фундаментальных исследований РФФИ (грант № 18-29-20003) в части «Интенсивность света с гибридной поляризацией в фокусе»)

The photonic nanojets formation by two-dimensional microprisms

С помощью метода конечных элементов, реализованного в программном пакете COMSOL Multiphysics, численно исследовалась фокусировка лазерного излучения диэлектрическими призмами с треугольным профилем. Было показано, что двумерные треугольные призмы позволяют фокусировать свет в свободном пространстве в пятна с размерами меньше скалярного дифракционного предела. Например, призма из кварцевого стекла с шириной основания 60 мкм и высотой 28,5 мкм, освещаемая светом с длиной волны 4 мкм, формирует фотонную нанострую с максимальной интенсивностью, в 6 раз превышающей интенсивность падающего излучения, и шириной по полуспаду интенсивности, равной 0,38 от длины волны фокусируемого излучения. Размеры фокусного пятна можно уменьшать, если высота призмы подобрана таким образом, чтобы максимум интенсивности располагался внутри призмы. В частности, призма из титаната бария с высотой 21 мкм и шириной основания 60 мкм формирует непосредственно за своей вершиной фокусное пятно с шириной, по полуспаду интенсивности равной 0,25 от длины волны фокусируемого излучения. Было показано, что использование призмы приводит к меньшей зависимости ширины фокусного пятна от длины волны по сравнению с микроцилиндром. Например, у микроцилиндра из кварцевого стекла с диаметром 60 мкм смена длины волны с 3 мкм до 5 мкм приводит к изменению ширины пятна на 0,09 от длины волны фокусируемого излучения, а у призмы в среднем на 0,05 от длины волны фокусируемого излучения. Using the finite difference method implemented in the COMSOL Multiphysics software package, the focusing of laser radiation by dielectric prisms with a triangular profile was numerically investigated. It was shown that two-dimensional triangular prisms make it possible to focus light in free space into spots with dimensions smaller than the scalar diffraction limit. In particular, a silica glass prism with a base width of 60 μm and a height of 28.5 μm forms a photonic nanojet with a maximum intensity of 6 times the intensity of the incident radiation and a width of FWHM=0.38λ. A prism from barium titanate with a base width of 60 μm and a height of 20 μm allows to obtain a photonic nanojet with the same width (0.38λ) and a maximum intensity 5 times the intensity of the incident radiation. The size of the focal spot can be reduced further if the height of the prism is selected so that the maximum intensity is located inside the material of the prism. For example, a barium titanate prism with a height of 21 μm and a base width of 60 μm forms a focal spot with a width of FWHM=0.25λ.Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований – грант 18-07-01122 в части «Фокусировка излучения треугольной призмой из кварцевого стекла», грант 18-07-01380 в части «Фокусировка излучения круглым цилиндром» и грант 18-29-20003 в части «Влияние показателя преломления на параметры фокусного пятна», и Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части «Введение»