We consider a new family of nonparaxial diffraction-free laser beams with their complex amplitude being proportional to the n-th order Lommel function of two variables. Therefore, these beams are called Lommel beams (L-beams). We obtained explicit analytical expressions for the angular spectrum of plane waves and for the orbital angular momentum of the L-beams. Transverse intensity of the L-beams has a reflective symmetry with respect to both Cartesian coordinate axes. Since transverse intensity distribution of L-beams does not change upon propagation, L-beams are modes of free space (L-modes). Functions of complex amplitudes of even (n = 2p) and odd (n = 2p + 1) L-modes are mutually orthogonal. For certain parameter, L-modes become traditional Bessel modes.

Описываются изготовление и исследование бинарной зонной пластинки из серебра на мембране из нитрида кремния с диаметром 200 мкм, крайней зоной 287 нм, глубиной релье­фа 460 нм, рассчитанной для длины волны 2,29 A с расчётной эффективностью около 3 %. Экспериментально c помощью матричного детектора с элементом разрешения 13×13 мкм было обнаружено, что в зоне Френеля возникает и устойчиво сохраняется на расстоянии 20 – 60 мм (фокусное расстояние – 250 мм) центральный максимум интенсивности, который на 6 % выше окружающего фона интенсивности.

Спроектировано, изготовлено и исследовано новое устройство нанофотоники, содержащее двумерную фотонно-кристаллическую линзу размером 3х4 мкм, изготовленную в пленке кремния на плавленом кварце и расположенную на выходе планарного волновода шириной 4,5 мкм, которая служит для сопряжения с другим планарным волноводом шириной 1 мкм. Длина обоих волноводов 5 мм. При смещении с оптической оси узкого волновода на 1 мкм интенсивность света на его выходе уменьшается в 8 раз, это означает, что размер фокусного пятна на выходе линзы в кремнии меньше 1 мкм. Моделирование показало, что максимальное пропускание это устройство имеет на длине волны 1,55 мкм, и эффективность связи двух волноводов – 73%. Измеренный спектр пропускания имеет четыре локальных максимума в диапазоне 1,50-1,60 мкм. Расчетный спектр пропускания отличается от экспериментального на 29%. Диаметр фокусного пятна линзы в воздухе, рассчитанный по полуспаду интенсивности, равен 0,32λ, где λ – длина волны, что меньше дифракционного предела, который задается sinc-функцией и равен 0,44 λ.

Проведен численный расчет сил действующих на сферический микрообъект в новом семействе параксиальных лазерных пучков. При распространении в однородном пространстве эти пучки сохраняют свою структуру с точностью до масштаба. Численно показано, что при сохранении азимутального номера моды и изменении радиального номера моды в несколько раз, сила, действующая на диэлектрический микрошар, диаметр которого меньше ширины яркого светового кольца моды, также изменится примерно в такое же число раз.