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基于偏振光相位调制的超衍射极限空间结构光研究

袁强 赵文轩 马睿 张琛 赵伟 王爽 冯晓强 王凯歌 白晋涛

基于偏振光相位调制的超衍射极限空间结构光研究

袁强, 赵文轩, 马睿, 张琛, 赵伟, 王爽, 冯晓强, 王凯歌, 白晋涛
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  • 具有超衍射极限尺寸的空间结构光在远场超分辨成像、光镊、微纳米加工等领域都有着重要的应用.本文基于偏振光的相位调制原理,结合光学实验与光场数值模拟开展了在空间生成具有超衍射极限尺寸的空间结构光的研究.首先设计了一种兼备圆形up与涡旋形2up相位板特点的新型相位板,并且实验观察到了高数值孔径系统中新型相位板调制圆偏振高斯光的焦点处的空间结构光形貌.随后通过结合矢量衍射积分理论的数值模拟,得出了一种具有超衍射极限尺寸、且同时呈现中心对称与轴对称的空间结构光.最后,本文详细讨论分析了新型相位板调制圆偏振光、线偏振光、径向偏振光以及角向偏振光所获得的空间结构光分布特点.结果显示,圆、线、径向与角向偏振条件下得到的空间结构光横向最小暗斑的半高全宽分别为0.31,0.32,0.24和0.36;在光轴上,线、径向与角向偏振光情况下的中心暗斑的半高全宽分别为0.8,0.78,0.76,而圆偏振光在轴向方向没有电矢量分布.
      通信作者: 张琛, wangkg@nwu.edu.cn;nwuzchen@nwu.edu.cn ; 王凯歌, wangkg@nwu.edu.cn;nwuzchen@nwu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11504294)、国家自然科学基金面上项目(批准号:61378083)、 国家自然科学基金重大研究计划培育项目(批准号:91123030)、 科技部中美合作项目(批准号:2011DFA12220)、 陕西省自然科学基础研究计划青年人才项目(批准号:2016JQ1030)和陕西省自然科学基金(批准号:14JS106,2013SZS03-Z01)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-01
  • 修回日期:  2017-04-10
  • 刊出日期:  2017-06-05

基于偏振光相位调制的超衍射极限空间结构光研究

  • 1. 西北大学光子学与光子技术研究所, 国家光电技术与功能材料重点实验室培育基地, 陕西光电技术实验室, 国家光电技术与纳米功能材料和应用国际研究中心, 西安 710069;
  • 2. 西安工业大学光电学院, 西安 710021
  • 通信作者: 张琛, wangkg@nwu.edu.cn;nwuzchen@nwu.edu.cn ; 王凯歌, wangkg@nwu.edu.cn;nwuzchen@nwu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11504294)、国家自然科学基金面上项目(批准号:61378083)、 国家自然科学基金重大研究计划培育项目(批准号:91123030)、 科技部中美合作项目(批准号:2011DFA12220)、 陕西省自然科学基础研究计划青年人才项目(批准号:2016JQ1030)和陕西省自然科学基金(批准号:14JS106,2013SZS03-Z01)资助的课题.

摘要: 具有超衍射极限尺寸的空间结构光在远场超分辨成像、光镊、微纳米加工等领域都有着重要的应用.本文基于偏振光的相位调制原理,结合光学实验与光场数值模拟开展了在空间生成具有超衍射极限尺寸的空间结构光的研究.首先设计了一种兼备圆形up与涡旋形2up相位板特点的新型相位板,并且实验观察到了高数值孔径系统中新型相位板调制圆偏振高斯光的焦点处的空间结构光形貌.随后通过结合矢量衍射积分理论的数值模拟,得出了一种具有超衍射极限尺寸、且同时呈现中心对称与轴对称的空间结构光.最后,本文详细讨论分析了新型相位板调制圆偏振光、线偏振光、径向偏振光以及角向偏振光所获得的空间结构光分布特点.结果显示,圆、线、径向与角向偏振条件下得到的空间结构光横向最小暗斑的半高全宽分别为0.31,0.32,0.24和0.36;在光轴上,线、径向与角向偏振光情况下的中心暗斑的半高全宽分别为0.8,0.78,0.76,而圆偏振光在轴向方向没有电矢量分布.

English Abstract

参考文献 (23)

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