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基于一维金属光子晶体平凹镜的柱矢量光束亚波长聚焦

仲义 许吉 陆云清 王敏娟 王瑾

基于一维金属光子晶体平凹镜的柱矢量光束亚波长聚焦

仲义, 许吉, 陆云清, 王敏娟, 王瑾
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  • 柱矢量光束具有柱对称性的偏振分布, 其独特的光场分布和聚焦特性被广泛应用于光学微操纵及光学成像等领域, 并迅速向亚波长尺度拓展. 通常, 亚波长尺度聚焦采用等离激元透镜实现, 但存在光场调控的偏振态局限性. 而借助光子晶体的负折射效应, 不仅能够实现亚波长聚焦或成像, 而且应对正交偏振态同时有效. 采用对电磁波具有更强调控能力的一维金属光子晶体结构, 计算得到的能带结构和等频曲线表明其负折射效应在特定波段对正交偏振态同时有效. 在此基础上设计出一维金属光子晶体柱对称平凹镜结构, 通过有限元算法模拟显示了可见光波段的径向和旋向偏振光的同时亚波长聚焦行为. 进一步的结果表明, 改变柱矢量光束的偏振组分能够直接有效地调节焦场空间分布及偏振分布特性. 所提出的平凹镜结构能够实现对任意偏振组分的柱矢量光束的亚波长尺度聚焦, 且该结构的设计对于各波段情况均有参考意义. 该研究结果对小尺度粒子的光学微操纵、超分辨率成像等相关领域具有潜在的应用价值.
    • 基金项目: 南京邮电大学基金(批准号:NY213028,NY213148)和江苏省基础研究计划基金(批准号:BK20131383)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-02
  • 修回日期:  2014-08-10
  • 刊出日期:  2014-12-05

基于一维金属光子晶体平凹镜的柱矢量光束亚波长聚焦

  • 1. 南京邮电大学光电工程学院, 南京 210023
    基金项目: 

    南京邮电大学基金(批准号:NY213028,NY213148)和江苏省基础研究计划基金(批准号:BK20131383)资助的课题.

摘要: 柱矢量光束具有柱对称性的偏振分布, 其独特的光场分布和聚焦特性被广泛应用于光学微操纵及光学成像等领域, 并迅速向亚波长尺度拓展. 通常, 亚波长尺度聚焦采用等离激元透镜实现, 但存在光场调控的偏振态局限性. 而借助光子晶体的负折射效应, 不仅能够实现亚波长聚焦或成像, 而且应对正交偏振态同时有效. 采用对电磁波具有更强调控能力的一维金属光子晶体结构, 计算得到的能带结构和等频曲线表明其负折射效应在特定波段对正交偏振态同时有效. 在此基础上设计出一维金属光子晶体柱对称平凹镜结构, 通过有限元算法模拟显示了可见光波段的径向和旋向偏振光的同时亚波长聚焦行为. 进一步的结果表明, 改变柱矢量光束的偏振组分能够直接有效地调节焦场空间分布及偏振分布特性. 所提出的平凹镜结构能够实现对任意偏振组分的柱矢量光束的亚波长尺度聚焦, 且该结构的设计对于各波段情况均有参考意义. 该研究结果对小尺度粒子的光学微操纵、超分辨率成像等相关领域具有潜在的应用价值.

English Abstract

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