TY - JOUR

T1 - Возбуждение мод металлического капилляра сфокусированным светом: теория и оценки возможностей увеличения сигналов комбинационного рассеяния

AU - Коузов, Александр Петрович

PY - 2026/10/16

Y1 - 2026/10/16

N2 - Теоретически проанализированы возможности, открываемые использованием металлических капилляров (МК) для усиления сигналов комбинационного рассеяния (КР) света. Детально изучены характеристикивозбуждения E- и H-мод круглого МК при фокусировке монохроматического луча на входное отверстие капилляра. Показано, что в мультимодовом режиме число возбуждаемых E1m- и H1m-мод существенно ограничивается числом осцилляций поля на дифракционной картине, возникающей на входе МК. По этой причине использование малых численных апертур сильно снижает число мод, участвующих в переносе световой энергии. Предложенная модификация метрики для расчета модовых амплитуд унифицирует расчет характеристик эванесцентных и распространяющихся волн и дает новое правило сумм для корнейпроизводной J′ 1(x) функции Бесселя. Построены поверхности пропускания как функции номера моды m и безразмерной комбинации поверхностного импеданса, внутреннего радиуса МК и длины оптического пути L.Эти данные сильно упрощают нахождение оптимального фокусного расстояния и дают возможность быстро рассчитать эффективную длину L для произвольного МК. По нашим оценкам H-волны при возбуждениисветом с λ = 0.5 µm могут распространяться в идеальном серебряном МК с внутренним радиусом 1 mm почти на 15 m, что намного превосходит длину распространения E-волн. При использовании такого МК вкачестве оптической кюветы сигнал КР по сравнению со стандартной схемой возбуждения фокусировкой падающего луча в открытом пространстве может быть увеличен до трех десятичных порядков.

AB - Теоретически проанализированы возможности, открываемые использованием металлических капилляров (МК) для усиления сигналов комбинационного рассеяния (КР) света. Детально изучены характеристикивозбуждения E- и H-мод круглого МК при фокусировке монохроматического луча на входное отверстие капилляра. Показано, что в мультимодовом режиме число возбуждаемых E1m- и H1m-мод существенно ограничивается числом осцилляций поля на дифракционной картине, возникающей на входе МК. По этой причине использование малых численных апертур сильно снижает число мод, участвующих в переносе световой энергии. Предложенная модификация метрики для расчета модовых амплитуд унифицирует расчет характеристик эванесцентных и распространяющихся волн и дает новое правило сумм для корнейпроизводной J′ 1(x) функции Бесселя. Построены поверхности пропускания как функции номера моды m и безразмерной комбинации поверхностного импеданса, внутреннего радиуса МК и длины оптического пути L.Эти данные сильно упрощают нахождение оптимального фокусного расстояния и дают возможность быстро рассчитать эффективную длину L для произвольного МК. По нашим оценкам H-волны при возбуждениисветом с λ = 0.5 µm могут распространяться в идеальном серебряном МК с внутренним радиусом 1 mm почти на 15 m, что намного превосходит длину распространения E-волн. При использовании такого МК вкачестве оптической кюветы сигнал КР по сравнению со стандартной схемой возбуждения фокусировкой падающего луча в открытом пространстве может быть увеличен до трех десятичных порядков.

KW - металлические световоды, оптическое возбуждение мод, спектроскопия комбинационного рассеяния

UR - https://journals.ioffe.ru/articles/63938

U2 - 10.61011/OS.2026.10.63938.8825-26

DO - 10.61011/OS.2026.10.63938.8825-26

M3 - статья

VL - 134

SP - 1227

EP - 1235

JO - ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ

JF - ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ

SN - 0030-4034

IS - 10

ER -