为进一步提高光存储密度，利用固体侵没透镜(SIL)与数值孔径为0．55的长工作距离物镜对飞秒激光脉冲进行聚焦，完成了PMMA及石英介质上的存储实验，并对聚焦物镜焦点与SIL底面离焦时的介质内焦点位置和系统的数值孔径进行了模拟。实验结果表明：当聚焦物镜焦点与SIL底面适当离焦时，实际聚焦在介质内的焦点深度不断加深，且系统的有效数值孔径不断增大。利用这一结果，在距PMMA表面20 μm的地方得到了点间距1μm，层间距2．5 μm的6层空间点阵；在距石英介质表面15 μm的地方获得了点间距为0．6μm，层间距为2．5μm的5层空间点阵，其存储密度可达1．1×10¹²bits／cm³。

应用矢量衍射理论和薄膜光学方法，研究了有禁带存在时超半球形固体浸没透镜(SIL)系统的亚表面显微。模拟计算结果显示，光斑的强度，边瓣强度和光斑大小随禁带厚度发生振荡。光斑的大小和光斑的强度几乎是反相变化的。当禁带材料的折射率与固体浸没透镜(SIL)的折射率相匹配时，光斑的强度较大，分辨率较高。随着离开样品表面的距离的增加，光斑的强度不断减小，光斑的大小和边瓣强度逐渐增加。

In solid immersion lens (SIL) microscopy systems with high numerical aperture (NA), there always exists the aberration produced by Fresnel effects at the interface between SIL and the sample. This aberration may cause the degradation of the image of sample. We design a continuous phase filter and optimize the optical field distribution of SIL system. The numerical results show that when the continuous phase filter is used, the field distribution of SIL system can be optimized, and the focal depth and intensity of transmitted light can be increased. At the same time, the intensity of side-lobe and the resolution are kept almost unchanged.

应用高数值孔径系统的矢量衍射理论研究了半球形固体浸没透镜(SIL)球面表面的反射对SIL系统透射场的影响．研究结果表明，半球形SIL球面表面的反射对SIL显微系统的透射光强产生很大的影响．然而，这种反射不改变半球形SIL显微系统的分辨率．SIL球面介质界面材料的折射率失配越大，透射光强减小越多．在SIL的球面表面涂上减反膜或者在物镜和SIL之间填充折射率较大(但比SIL的折射率小)的介质可以提高系统的透射光强．

考虑了在固体浸没透镜(SIL)的球面表面的反射,应用矢量衍射理论比较分析了半球形固体浸没透镜(h-SIL)和等光程的超半球形固体浸没透镜(s-SIL)的透射场分布.h-SIL和s-SIL的分辨力、焦深、聚焦强度和随波长的色散被详细比较.计算结果发现:当它们被包围在空气中时,s-SIL的分辨力比h-SIL的大n倍以上(n是SIL的折射率);s-SIL的聚焦强度比h-SIL的大,但它的焦深比较小.s-SIL的横向色散率远大于h-SIL的,但h-SIL的轴向色散率与s-SIL的几乎相等.h-SIL的横向色散很小,可以忽略不计.

基于矢量衍射理论,分析和比较了两种等光程的半球形(h-SIL)和超半球形(s-SIL)固体浸没透镜的光场分布,计算了4种材料(玻璃,Si,GaP,金刚石)SIL的焦深和光斑大小.结果表明:当数值孔径相同时,h-SIL的焦深较s-SIL的焦深大,焦深对SIL的折射率比较敏感,而光斑大小对波长照明比较敏感.h-SIL的焦深随透镜数值孔径的增加迅速单调减小,而s-SIL的焦深随透镜数值孔径的增加呈现出只一个周期的振荡行为.s-SIL对透镜的数值孔径要求较低,它更适合应用于高密度光存储和精密光刻.

采用二维时域有限差分法(2D-FDTD method)研究了线偏振的高斯光束透过固体浸没透镜(SIL)的近场矢量光场分布特性.分析模拟结果表明,SIL底面的出射光场发生了退极化,产生了与入射光偏振方向垂直的退极化分量;退极化分量的存在使出射总光场的光斑得到一定程度的"加宽";与入射光偏振方向相同的分量场的光斑均小于总场的光斑,且SIL的折射率越大,两者的差别也越大.

采用固体浸没透镜的光存储方法是提高光存储密度的比较实用的近场光存储方法,而严格控制SIL下底面与光存储介质之间的亚波长级距离是此光存储系统正常工作的前提.本文采用电容法测量SIL的飞行高度,采用弹性悬臂将SIL加载在转盘表面上,转盘以不同速度转动时SIL将悬浮在不同的高度.计算机首先采集到SIL的飞行高度信息,再与设定的飞行高度作比较,根据比较结果调整转盘转速,从而达到调整SIL飞行高度的目的.采用此方法,可以动态地将SIL的下底面控制在距高速转动的转盘表面上150～600 nm范围内的一定高度上.

在固体浸没透镜近场光存储中,光的偏振对近场光场分布具有很大的影响.采用三维时域有限差分法,对聚焦线偏振高斯光束通过固体浸没透镜后焦平面上各分量场分布及距离焦平面不同位置光斑图样进行了模拟.结果表明在焦平面上及距离焦平面较近的近场区域,出射光场在与入射光偏振垂直方向出现显著的场增强现象,从而使光斑图样呈近似椭圆分布;而在距焦平面较远的远场区域光斑图样趋向圆形对称分布.

采用二维时域有限差分(2D-FDTD)方法研究了高斯光束通过固体浸没透镜(SIL)的光场分布特性.模拟结果表明,SIL的折射率越大,底面出射的光斑越小,但随离底面距离的增大光束很快展宽;当只有入射角大于全反射临界角、具有高空间频率的部分高斯光束聚焦到SIL底面金属膜中心的微孔时,针对不同直径的微孔,模拟了出射光场的分布,发现微孔直径在某一特定值时,出射光斑半径在距SIL底面近半个波长范围内无明显改变,该结果为增大SIL和存储介质间距的方案提供了理论依据.