非パラクシアルエアリービームの負の伝播効果

負の伝播は、自由伝播下での光ビームのポインティングベクトル成分の局所的な標識の変化に関する異常な効果です。この効果は、サブ波長の非パラクシアル領域における有限エネルギーの風通しの良いビームに報告します。この効果は、伝播とエバネッセント平面波の間の結合プロセスがスペクトルドメインでビームを形成するためのものであり、単一のTEまたはTMモードで実証されています。これは、ベクターベッセルビームとベクターX波で起こることに反しており、TEおよびTMモードの複雑な重ね合わせが必須です。また、純粋なエバネッセント風通しのビームが物理的に実現できないように、エバネッセント波がそれ自体によってそれ自体によって寄与できないことを示しています。非副軸領域における風通しの良いビームの形状存在と回折のない特性の破損は、伝播波によってのみ引き起こされます。サブ波長の非パラクシアルエアリービームの負の伝播効果は、光学トラップとピンセットに新しい機能を開き、不可視の巻の光学的検出、およびナノ粒子の選択的オンチップ操作を開きます。

Negative propagation is an unusual effect concerning the local sign change in the Poynting vector components of an optical beam under free propagation. We report this effect for finite-energy Airy beams in a subwavelength nonparaxial regime. This effect is due to a coupling process between propagating and evanescent plane waves forming the beam in the spectral domain and it is demonstrated for a single TE or TM mode. This is contrary to what happens for vector Bessel beams and vector X-waves, for which a complex superposition of TE and TM modes is mandatory. We also show that evanescent waves cannot contribute to the energy flux density by themselves such that a pure evanescent Airy beam is not physically realizable. The break of the shape-preserving and diffraction-free properties of Airy beams in a nonparaxial regime is exclusively caused by the propagating waves. The negative propagation effect in subwavelength nonparaxial Airy beams opens new capabilities in optical traps and tweezers, optical detection of invisibility cloacks and selective on-chip manipulation of nanoparticles.