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聚焦径向调制Bessel-Gaussian光束实现亚波长尺寸纵向偏振光束

于永江 陈建农 闫金良 王菲菲

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聚焦径向调制Bessel-Gaussian光束实现亚波长尺寸纵向偏振光束

于永江, 陈建农, 闫金良, 王菲菲

Longitudinally polarized subwavelength beam generated by focusing radially modulated Bessel-Gaussian beam

Yu Yong-Jiang, Chen Jian-Nong, Yan Jin-Liang, Wang Fei-Fei
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  • 亚波长尺寸纵向偏振光束在粒子加速,单个分子偶极矩测量,二次谐波成像和纵向偏振共焦显微镜等方面有非常广泛的应用.本文提出径向调制的Bessel-Gaussian光束模型,经高数值孔径显微物镜聚焦可以获得高纯度的纵向偏振光束.利用矢量衍射理论数值模拟了焦点附近光强分布、磁场分布和能流密度空间分布.结果表明光斑半高全宽度可以达到0.4λ.该方法无需环形孔径或环形相位滤波器,光能利用率高,分辨率好,达到改进各种应用的效果.
    Longitudinally polarized subwavelength beams have found many applications such as particle acceleration, single molecule dipole detection, second harmonic generation imaging, longitudinally polarization confocal microscopy. We present a radially modulated Bessel-Gaussian beam model which produces longitudinally polarized beams with high purity after being focused by high numerical aperture objective. Based on the vector diffraction theory, the electric field intensity distribution, magnetic field intensity distribution and energy flux density near the focal plane are numerically simulated. The result shows that the full-width at half-maximum is as small as 0.4λ. The method does not require a physical annulus or annular phase filter and it features high energy efficiency, high resolution, thus improving application performances.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11074105),山东省自然科学基金(批准号:Z2008A02, ZR2010AM038) 和鲁东大学博士启动基金(批准号:LY20082802)资助的课题.
    [1]

    Fortana J R 1983 J.Appl.Phys.54 4285

    [2]

    Meier M, Romano V, Feurer T 2007 Appl.Phys. A 86 329

    [3]

    Norihiko Hayazawa , Yuika Saito, Satoshi Kawata 2004 Appl.Phys.Lett. 85 6239

    [4]

    Erik J. Sánchez, Lukas Novotny, Sunney Xie X 1999 Phys. Rev. Lett. 82 4014

    [5]

    Bouhelier A, Beversluis M, Hartschuh A, Novotny L 2003 Phys. Rev. Lett. 91 013903

    [6]

    Biss D P, Brown T G 2003 Opt.Lett. 28 923

    [7]

    Botcherby E J, Juskaitis R, Wilson T 2006 Opt.Commun. 268 253

    [8]

    Nils Huse, Andreas Schonle, Stefan W. Hell 2001 J.Biomed.Opt. 6 480

    [9]

    Li M, Zhang Z Y, Shi S, Du J L 2010 Acta Phys. Sin. 59 958 (in Chinese) [李 敏、张志友、石 莎、杜惊雷 2010 物理学报 59 958]

    [10]

    Richards B, Wolf E 1959 Proc. R. Soc. Lond. A 253 358

    [11]

    Youngworth K S, Brown T G 2000 Opt. Express. 7 77

    [12]

    Djenan Ganic, Xiaosong Gan, Min Gu 2003 Opt. Express. 11 2747

    [13]

    Chon J W M, Gan X, Gu M 2002 Appl. Phys. Lett. 81 1576

    [14]

    Dorn R, Quabis S, Leuchs G 2003 Phys. Rev. Lett. 91 233901

    [15]

    Greene P L, Hall D G 1996 J. Opt. Soc. Am. A 13 962

    [16]

    Kozawa Y, Sato S 2006 Opt. Lett. 31 820

    [17]

    Shunichi Sato ,Yuichi Kozawa 2009 J. Opt. Soc. Am. A 26 142

    [18]

    Youngworth K S, Brown T G 2000 Opt. Express 7 77

    [19]

    Zhang Y L, Zhao Y Q, Zhang Q W, Li Y P 2006 Acta Phys. Sin. 55 1253 (in Chinese) [张艳丽、赵逸琼、詹其文、李永平 2006 物理学报 55 1253]

    [20]

    Biss D P, Brown T G 2004 Opt. Express 9 384

    [21]

    Liu Y,Chen J B 2009 Acta Optica Sinica 29 1996

    [22]

    Zhao G Y, Zhang Y X, Wang J Y,Jia J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 1378 (in Chinese) [赵贵燕、张逸新、王建宇、贾建军 2010 物理学报 59 1378]

    [23]

    Luo Y M, Lü B D 2009 Acta Phys. Sin. 58 3915(in Chinese) [罗亚梅、吕百达 2009 物理学报 58 3915]

    [24]

    Novotny L, Beversluis M R, Youngworth K S, Brown T G 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5251

    [25]

    Sick B, Hecht B, Novotny L 2000 Phys.Rev.Lett. 85 4482

    [26]

    Hongchun Bao, Alex Boussioutas, Reynolds Jeremy, Sarah Russell, Min Gu 2010 Opt. Express 18 1255

    [27]

    Dorn R, Quabis S, Leuchs G 2003 J. Mod.Opt. 50 1917

    [28]

    Wang H F, Shi L P, Boris Lukyan Chuk 2008 Nature Photonics 2 501

    [29]

    Liu Y D, Gao C Q, Gao M W 2008 Chin. Phys. B 17 1769

  • [1]

    Fortana J R 1983 J.Appl.Phys.54 4285

    [2]

    Meier M, Romano V, Feurer T 2007 Appl.Phys. A 86 329

    [3]

    Norihiko Hayazawa , Yuika Saito, Satoshi Kawata 2004 Appl.Phys.Lett. 85 6239

    [4]

    Erik J. Sánchez, Lukas Novotny, Sunney Xie X 1999 Phys. Rev. Lett. 82 4014

    [5]

    Bouhelier A, Beversluis M, Hartschuh A, Novotny L 2003 Phys. Rev. Lett. 91 013903

    [6]

    Biss D P, Brown T G 2003 Opt.Lett. 28 923

    [7]

    Botcherby E J, Juskaitis R, Wilson T 2006 Opt.Commun. 268 253

    [8]

    Nils Huse, Andreas Schonle, Stefan W. Hell 2001 J.Biomed.Opt. 6 480

    [9]

    Li M, Zhang Z Y, Shi S, Du J L 2010 Acta Phys. Sin. 59 958 (in Chinese) [李 敏、张志友、石 莎、杜惊雷 2010 物理学报 59 958]

    [10]

    Richards B, Wolf E 1959 Proc. R. Soc. Lond. A 253 358

    [11]

    Youngworth K S, Brown T G 2000 Opt. Express. 7 77

    [12]

    Djenan Ganic, Xiaosong Gan, Min Gu 2003 Opt. Express. 11 2747

    [13]

    Chon J W M, Gan X, Gu M 2002 Appl. Phys. Lett. 81 1576

    [14]

    Dorn R, Quabis S, Leuchs G 2003 Phys. Rev. Lett. 91 233901

    [15]

    Greene P L, Hall D G 1996 J. Opt. Soc. Am. A 13 962

    [16]

    Kozawa Y, Sato S 2006 Opt. Lett. 31 820

    [17]

    Shunichi Sato ,Yuichi Kozawa 2009 J. Opt. Soc. Am. A 26 142

    [18]

    Youngworth K S, Brown T G 2000 Opt. Express 7 77

    [19]

    Zhang Y L, Zhao Y Q, Zhang Q W, Li Y P 2006 Acta Phys. Sin. 55 1253 (in Chinese) [张艳丽、赵逸琼、詹其文、李永平 2006 物理学报 55 1253]

    [20]

    Biss D P, Brown T G 2004 Opt. Express 9 384

    [21]

    Liu Y,Chen J B 2009 Acta Optica Sinica 29 1996

    [22]

    Zhao G Y, Zhang Y X, Wang J Y,Jia J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 1378 (in Chinese) [赵贵燕、张逸新、王建宇、贾建军 2010 物理学报 59 1378]

    [23]

    Luo Y M, Lü B D 2009 Acta Phys. Sin. 58 3915(in Chinese) [罗亚梅、吕百达 2009 物理学报 58 3915]

    [24]

    Novotny L, Beversluis M R, Youngworth K S, Brown T G 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5251

    [25]

    Sick B, Hecht B, Novotny L 2000 Phys.Rev.Lett. 85 4482

    [26]

    Hongchun Bao, Alex Boussioutas, Reynolds Jeremy, Sarah Russell, Min Gu 2010 Opt. Express 18 1255

    [27]

    Dorn R, Quabis S, Leuchs G 2003 J. Mod.Opt. 50 1917

    [28]

    Wang H F, Shi L P, Boris Lukyan Chuk 2008 Nature Photonics 2 501

    [29]

    Liu Y D, Gao C Q, Gao M W 2008 Chin. Phys. B 17 1769

  • [1] 覃赵福, 陈浩, 胡涛政, 陈卓, 王振林. 基于导波驱动相变材料超构表面的基波及二次谐波聚焦. 物理学报, 2022, 71(3): 034208. doi: 10.7498/aps.71.20211596
    [2] 覃赵福, 陈浩, 胡涛政, 陈卓, 王振林. 基于导波驱动相变材料超构表面的基波及二次谐波聚焦. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211596
    [3] 刘康, 何韬, 刘涛, 李国卿, 田博, 王佳怡, 杨树明. 激光照明条件对超振荡平面透镜聚焦性能的影响. 物理学报, 2020, 69(18): 184215. doi: 10.7498/aps.69.20200577
    [4] 陈刚, 温中泉, 武志翔. 光学超振荡与超振荡光学器件. 物理学报, 2017, 66(14): 144205. doi: 10.7498/aps.66.144205
    [5] 姜美玲, 郑立恒, 池骋, 朱星, 方哲宇. 阴极荧光在表面等离激元研究领域的应用. 物理学报, 2017, 66(14): 144201. doi: 10.7498/aps.66.144201
    [6] 徐平, 袁霞, 杨拓, 黄海漩, 唐少拓, 黄燕燕, 肖钰斐, 彭文达. 嵌入式三色光变器. 物理学报, 2017, 66(12): 124201. doi: 10.7498/aps.66.124201
    [7] 李唐景, 梁建刚, 李海鹏, 牛雪彬, 刘亚峤. 基于单层线-圆极化转换聚焦超表面的宽带高增益圆极化天线设计. 物理学报, 2017, 66(6): 064102. doi: 10.7498/aps.66.064102
    [8] 张诚, 方龙杰, 朱建华, 左浩毅, 高福华, 庞霖. 四元裂解位相调制实现相干光通过散射介质聚焦. 物理学报, 2017, 66(11): 114202. doi: 10.7498/aps.66.114202
    [9] 侯海生, 王光明, 李海鹏, 蔡通, 郭文龙. 超薄宽带平面聚焦超表面及其在高增益天线中的应用. 物理学报, 2016, 65(2): 027701. doi: 10.7498/aps.65.027701
    [10] 谷文浩, 常胜江, 范飞, 张选洲. 基于锑化铟亚波长阵列结构的太赫兹聚焦器件. 物理学报, 2016, 65(1): 010701. doi: 10.7498/aps.65.010701
    [11] 蒋忠君, 刘建军. 超振荡及其远场聚焦成像研究进展. 物理学报, 2016, 65(23): 234203. doi: 10.7498/aps.65.234203
    [12] 黄海漩, 徐平, 阮双琛, 杨拓, 袁霞, 黄燕燕. 太赫兹偶数分束器设计与公差分析. 物理学报, 2015, 64(15): 154212. doi: 10.7498/aps.64.154212
    [13] 李嘉明, 唐鹏, 王佳见, 黄涛, 林峰, 方哲宇, 朱星. 阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦. 物理学报, 2015, 64(19): 194201. doi: 10.7498/aps.64.194201
    [14] 陈直, 许良, 陈荣昌, 杜国浩, 邓彪, 谢红兰, 肖体乔. Kinoform单透镜的硬X射线聚焦性能. 物理学报, 2015, 64(16): 164104. doi: 10.7498/aps.64.164104
    [15] 胡梦珠, 周思阳, 韩琴, 孙华, 周丽萍, 曾春梅, 吴兆丰, 吴雪梅. 紫外表面等离激元在基于氧化锌纳米线的半导体-绝缘介质-金属结构中的输运特性研究. 物理学报, 2014, 63(2): 029501. doi: 10.7498/aps.63.029501
    [16] 湛胜高, 梁斌明, 朱幸福, 陈家壁, 庄松林. 基于空气孔的光子晶体亚波长成像的特性研究. 物理学报, 2014, 63(15): 154212. doi: 10.7498/aps.63.154212
    [17] 梁木生, 王秉中, 章志敏, 丁帅, 臧锐. 基于远场时间反演的亚波长天线阵列研究. 物理学报, 2013, 62(5): 058401. doi: 10.7498/aps.62.058401
    [18] 王铮, 高春清, 辛璟焘. 高阶矢量光束高数值孔径聚焦特性的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 124209. doi: 10.7498/aps.61.124209
    [19] 童元伟, 田双, 庄松林. 等效折射率为非-1时的亚波长成像. 物理学报, 2011, 60(5): 054201. doi: 10.7498/aps.60.054201
    [20] 李敏, 张志友, 石莎, 杜惊雷. 亚波长金属聚焦透镜结构参数的优化与分析. 物理学报, 2010, 59(2): 958-963. doi: 10.7498/aps.59.958
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-26
  • 修回日期:  2010-06-21
  • 刊出日期:  2011-02-05

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