Непараксиальный итерационный расчёт дифракционных оптических элементов, фокусирующих в субволновое световое пятно

Основное направление усилий в преодолении дифракционного предела в последнее время сосредоточено на использовании затухающих волн. Однако при реализации возникает существенный недостаток: сверхразрешение достигается лишь в непосредственной близости от устройства, а именно на расстоянии менее длины волны. Следовательно, использовать имеющиеся результаты, в частности, в  уплотнении информации на оптических носителях, невозможно. Целью настоящей работы является расчёт оптических элементов для субволновой фокусировки монохроматической волны на расстоянии нескольких десятков длин волн. В статье нашла отражение проблема преодоление предела дифракции, выраженного в соответствии с теорией Эбби и критерием Рэлея, которая является темой множества фундаментальных и прикладных исследований в современной оптике. Большое место в работе занимает рассмотрение субволновой локализации излучения, основанной на эффекте интерференции, которая позволяет уменьшать размеры светового пятна за счёт перераспределения энергии в периферийную область. Расчёты выполнены с использованием итерационного алгоритма, который основан на методе разложения по плоским волнам и минимизации функционала методом главных направлений Брента. В работе задача рассмотрена в  цилиндрическом и радиальном случаях. Особое внимание уделяется исследованию по поиску решения, более удобного для практической реализации. Демонстрируется актуальность работы и перспективность разработки решения данного вопроса для хранения данных, бесконтактного зондирования изображений и нанолитографии.