軸對稱光束性質(zhì)及應(yīng)用研究.pdf

1、軸對稱光束是一種特殊的矢量偏振光束，其振幅和偏振態(tài)在光束橫截面上的分布呈現(xiàn)軸對稱性，是Maxwell方程組在柱坐標下的特征解。由于軸對稱光束特殊的矢量偏振性質(zhì)，近年來對于它的理論性質(zhì)及實驗研究漸漸開展起來。 本論文以軸對稱光束的理論與應(yīng)用為主要內(nèi)容，涉及以下幾個方面的內(nèi)容： 1、軸對稱光束在高數(shù)值孔徑聚焦系統(tǒng)中的傳輸特性高數(shù)值孔徑聚焦軸對稱光束具有特殊的矢量聚焦性質(zhì)，例如會在焦點附近產(chǎn)生很強的縱向光場，并得到超越衍射極限

2、的超小焦斑等。軸對稱光束的這些特殊性質(zhì)使之可能應(yīng)用于高密度光學(xué)存儲、超清晰光學(xué)成像，多功能光學(xué)捕獲等眾多領(lǐng)域，已經(jīng)引起了人們的極大興趣。 2、優(yōu)化設(shè)計DOE實現(xiàn)多功能微光操作對微粒進行多點光捕獲一直是微光學(xué)操作領(lǐng)域備受關(guān)注的話題。在以往的報導(dǎo)中，利用不同階數(shù)的Bessel光、LG模的干涉和高斯駐波等多種方法均可產(chǎn)生多點光捕獲結(jié)構(gòu)，但是這些方法都不能提供三維穩(wěn)定捕獲，或者不能捕獲波長尺度的微小粒子，而且都需要多束入射光的參與。衍射

3、光學(xué)元件(DOE：Diffractive Optical Elements)可以對光波面進行整形，產(chǎn)生一般傳統(tǒng)光學(xué)元件不能實現(xiàn)的光波面。利用DOE調(diào)制單束徑向軸對稱光的入射波前，在焦點附近能夠產(chǎn)生特殊的光學(xué)結(jié)構(gòu)——沿光軸方向的三維“光鏈”。光鏈中的明亮部位能夠?qū)φ凵渎时戎車h(huán)境高的多個微粒進行捕獲，而中空的暗區(qū)能夠?qū)φ凵渎时戎車h(huán)境低的多個微粒進行捕獲，并且每個被捕獲的粒子都能夠穩(wěn)定地被局限在各個勢阱之中。此外，由于光軸附近的縱向能流接