空變矢量光束聚焦電磁場(chǎng)的反向構(gòu)建研究.pdf

1、自空變偏振的概念提出以后，由于其偏振態(tài)的局域相異特性，及在表面等離子體激發(fā)方面的特殊性質(zhì)，受到了人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注。隨著研究的深入，空變偏振光束在光頻段信息存儲(chǔ)、微納尺度加工、粒子捕獲、超分辨光學(xué)顯微成像和等離子光子學(xué)技術(shù)等方面起著越來(lái)越重要的作用。本課題系統(tǒng)研究了空變偏振光束在大數(shù)值孔徑成像系統(tǒng)中的聚焦特性，分析了聚焦矢量場(chǎng)在粒子捕獲方面的應(yīng)用。
　　本論文首先設(shè)計(jì)了一種離散式的復(fù)振幅光瞳濾波器，用于構(gòu)建大數(shù)值孔徑成像系統(tǒng)中柱

2、對(duì)稱偏振矢量光束的特殊聚焦光場(chǎng)。輸入角向偏振矢量光束，經(jīng)圓對(duì)稱的六個(gè)離散環(huán)帶復(fù)振幅濾波器濾波后聚焦。該濾波器半徑已歸一化，各環(huán)帶具有不同透射振幅，外圍兩環(huán)帶有相同的相位延遲，其余相鄰?fù)干洵h(huán)帶間π反相。在聚焦區(qū)可獲得超長(zhǎng)（＞8λ)的衍射受限“光管”場(chǎng)。該“光管”場(chǎng)為中空的純角向偏振矢量光場(chǎng)，管中心沿軸向無(wú)光場(chǎng)分布，光管橫向半徑(～0.31λ)在亞波長(zhǎng)量級(jí)上，“光管”管壁為沿軸向平坦分布的角向偏振矢量場(chǎng)，無(wú)軸向旁瓣。該復(fù)振幅濾波器將在特殊三

3、維矢量光場(chǎng)的構(gòu)建以及利用該光場(chǎng)進(jìn)行粒子捕獲和操控方面獲得重要的應(yīng)用。
　　本論文還提出了一種調(diào)控大數(shù)值孔徑成像系統(tǒng)中徑向偏振矢量光束的聚焦場(chǎng)分布方法，應(yīng)用于動(dòng)態(tài)地控制聚焦場(chǎng)的光場(chǎng)強(qiáng)度和偏振態(tài)。本文通過(guò)調(diào)整聚焦區(qū)域電偶極子陣列中各電偶極子的位置、振幅和相位參數(shù)，反向推演獲得光瞳面的光場(chǎng)強(qiáng)度和偏振態(tài)的局域變化，實(shí)現(xiàn)軸向“光針”場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟裹c(diǎn)聚焦場(chǎng)，光場(chǎng)的偏振方向旋轉(zhuǎn)4，聚焦場(chǎng)的橫向半徑保持不變，仍然維持在亞波長(zhǎng)量級(jí)上。獲得的多焦點(diǎn)聚焦