徑向偏振光超振蕩聚焦器件研究.pdf

1、徑向偏振光聚焦對粒子捕獲、拉曼增強(qiáng)、粒子加速、光學(xué)存儲以及光學(xué)顯微分辨率提高有著重要作用。但受到衍射極限的制約，傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)遠(yuǎn)場超分辨縱向光場聚焦。而采用超振蕩的方法可以實現(xiàn)超衍射聚焦，并且產(chǎn)生的縱向光場更容易壓縮焦斑尺寸，實現(xiàn)超振蕩聚焦。本文對徑向偏振光二值相位型超振蕩聚焦器件進(jìn)行了研究，在實驗上探測到徑向偏振光超振蕩器件產(chǎn)生的縱向光場聚焦，與仿真結(jié)果保持一致。
　　本文主要工作具體如下：
　　①介紹了徑向偏振光的應(yīng)用

2、背景及研究現(xiàn)狀，根據(jù)研究現(xiàn)狀提出了研究目標(biāo)和研究內(nèi)容。
　?、诮榻B了徑向偏振光聚焦器件的相關(guān)理論及優(yōu)化設(shè)計方法。并推導(dǎo)了徑向偏振光傳播的矢量角譜傳播公式。
　?、鄄捎昧Ｗ尤核惴ā较蚱窆馐噶拷亲V傳播理論，設(shè)計了二值相位型超振蕩聚焦器件。設(shè)計器件的波長λ=632.8nm，焦距為fs=200λ，器件直徑 d=1000λ，數(shù)值孔徑NA=0.929。在焦距處得到焦斑半高寬為0.378λ(239.48nm)，峰值強(qiáng)度為39853.4

3、，旁瓣比為19.88%的設(shè)計結(jié)果。超振蕩判據(jù)為0.409λ(0.38λ/NA)，實現(xiàn)了縱向光場超振蕩聚焦設(shè)計。利用Comsol Multiphysics仿真，完成了設(shè)計驗證，在焦距fc=200.3λ處，焦斑半高寬為0.388λ(245.3nm)，峰值強(qiáng)度為11139.1，旁瓣比為24.5%，仿真結(jié)果表明該設(shè)計也實現(xiàn)了縱向光場超振蕩聚焦。并討論了選擇不同的基底材料、改變氮化硅材料的厚度和寬度，對設(shè)計的徑向偏振光超振蕩聚焦器件的聚焦峰值強(qiáng)度

4、，焦斑半高寬，旁瓣比的影響，在10nm加工誤差范圍內(nèi)，影響可以忽略。
　?、芴剿髁藦较蚱窆獬袷幘劢蛊骷谱鞯募庸すに嚒４罱藴y試光路，實現(xiàn)了對徑向偏振光超振蕩聚焦器件的測試，并分析了聚焦測試結(jié)果。在衍射距離ze=201.4λ±0.88λ處，聚焦焦斑平均半高寬為0.457λ(289nm)，旁瓣比為53.6%，峰值強(qiáng)度為5946(counts)，衍射極限為0.539λ(341.1nm)，該器件實驗上實現(xiàn)了超分辨聚焦。同時，還討論了