中空圆柱矢量光束的紧聚焦特性研究

发布时间：2024-03-28 04:27

　　圆柱矢量光束的偏振具有轴对称性,可分解为径向偏振成分与角向偏振成分。近年来,圆柱矢量光束的紧聚焦特性引起了极大的关注,可广泛应用于高密度的数据存储、二次谐波的产生、拉曼光谱、粒子操控、纳米光刻、激光切割、材料加工、粒子加速、高分辨率成像、全光磁记录与自旋波操控等领域。因此,探究与优化圆柱矢量光束的紧聚焦特性具有重要的实际意义。本论文基于矢量衍射理论与逆法拉第效应,通过特殊二元滤波器与干涉效应对光束波前的调制,系统研究了中空径向偏振光、角向偏振光、径向偏振涡旋光与角向偏振涡旋光的光场紧聚焦特性及光诱导的磁性紧聚焦特性,主要研究内容如下:基于矢量衍射理论,研究了紧聚焦的中空径向偏振光形成亚波长的纵向偏振光针。在通光孔径中,比较了径向偏振拉盖尔-贝塞尔-高斯(LBG)光束与拉盖尔-高斯(LG)和贝塞尔-高斯(BG)模式的聚焦特性;为了提高聚焦性能,优化设计了特殊的三环形相位滤波器,并探讨了它对径向偏振LBG光束紧聚焦特性的影响,阐明了形成亚波长的纵向偏振光针与波长量级暗中空场的机理;基于瑞利散射理论,计算了这两种特殊场结构对两类不同折射率粒子施加的辐射力分布,分析了稳定捕获这两类粒子的条件。...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 圆柱矢量光束的紧聚焦理论
    1.3 圆柱矢量光束紧聚焦的研究进展
        1.3.1 径向偏振光的紧聚焦
        1.3.2 角向偏振光的紧聚焦
        1.3.3 圆柱矢量光束的光诱导磁性紧聚焦
    1.4 本论文的研究目的及内容
        1.4.1 本论文的研究目的
        1.4.2 本论文的主要研究内容
第2章 基于中空径向偏振光的亚波长纵向偏振光针
    2.1 引言
    2.2 径向偏振LBG光束的紧聚焦特性
        2.2.1 径向偏振LBG光束的直接紧聚焦特性
        2.2.2 三环形相位滤波器调制的紧聚焦特性
        2.2.3 基于三环形相位滤波器对两类粒子的操控
    2.3 径向偏振HG光束的紧聚焦特性
        2.3.1 在通光孔径中径向偏振HG光束的紧聚焦特性
        2.3.2 五环形相位滤波器调制产生亚波长的纵向偏振光针
        2.3.3 基于振幅滤波器形成亚波长的纵向偏振光针与准周期光链
    2.4 本章小结
第3章 基于中空角向偏振光的亚波长横向偏振光针
    3.1 引言
    3.2 双环形角向偏振LG光束的紧聚焦特性
    3.3 螺旋相位板调制的紧聚焦特性
        3.3.1 理论分析
        3.3.2 截断参数与偏振对紧聚焦的影响
    3.4 七环形涡旋混合滤波器调制的紧聚焦特性
        3.4.1 实现亚波长的纯横向偏振光针
        3.4.2 利用斯托克斯偏振参量对聚焦场的偏振分析
    3.5 本章小结
第4章 4π 紧聚焦的径向偏振HG涡旋光束形成三维超分辨的横向偏振场
    4.1 引言
    4.2 理论分析
    4.3 单物镜系统中的紧聚焦特性
    4.4 4π 物镜系统中的紧聚焦特性
        4.4.1 三维超分辨的横向偏振焦斑
        4.4.2 形成三维超分辨焦斑的物理机制分析
        4.4.3 离轴的径向偏振HG涡旋光束的光强分布
    4.5 超高阶的径向偏振HG涡旋光束的解析研究
    4.6 本章小结
第5章 基于紧聚焦中空圆柱矢量涡旋光的纵向磁化场
    5.1 引言
    5.2 角向偏振艾里涡旋光束实现亚波长纯纵向偏振的磁针
        5.2.1 理论分析
        5.2.2 亚波长的纵向偏振磁针及其反转
    5.3 基于涡旋二元滤波器实现纯纵向偏振的磁链
        5.3.1 单通道纯纵向偏振的磁链
        5.3.2 双通道纯纵向偏振的磁链
    5.4 4π 紧聚焦的径向偏振涡旋光实现球形亚波长纯纵向磁化场
        5.4.1 单物镜紧聚焦系统中的磁化场分布
        5.4.2 4π 紧聚焦系统中形成球形亚波长纵向磁化场
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3941000