1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室, 太原 030619
2 太原理工大学 物理与光电工程学院, 太原 030619
为了研究角向偏振艾里光束的紧聚焦特性, 采用理查德-沃夫矢量衍射理论分析优化了艾里光束的指数衰减因子、主环半径与比例因子对其入射光场分布的影响; 分别研究了角向偏振艾里光束聚焦场分布与涡旋滤波器调制的角向偏振艾里光束的聚焦场分布, 得到亚波长的角向中空场分布与亮场分布, 实验结果与理论模拟基本一致。进一步利用粒子群算法设计多环涡旋相位滤波器调制角向偏振艾里光束, 紧聚焦后得到了超长无衍射超分辨的横向偏振光针。结果表明, 光针的半峰全宽为0.395λ, 聚焦深度为37.432λ, 纵横比达到94.788; 通过计算斯托克斯参量分析聚焦光场的偏振分布, 发现聚焦光场在径向偏振与角向偏振之间交替变化, 且光束中心奇异点消失, 实现了横向偏振的亮场分布。该研究在高密度的磁光存储、超分辨的光学成像、纳米光刻与粒子操作等领域具有广泛的应用。
物理光学 高密度磁光存储 矢量衍射理论 角向偏振光 斯托克斯分量 physical optics high-density magnetic-optical storage vector diffraction theory azimuthally polarized beam Stokes polarization parameters
1 重庆大学光电工程学院，重庆 400044
2 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
角向偏振聚焦光场在超分辨光学显微、粒子操控等领域有着重要的应用。为克服传统透镜体积大、不利于集成等不足，本文提出了一种基于二值振幅(0，1)调控的角向偏振光超振荡聚焦平面透镜。针对波长λ=632.8 nm，设计、制备了超振荡平面透镜样品。透镜半径为650λ，焦距为200λ，数值孔径NA=0.96。实验结果表明：聚焦光场在焦平面上形成的空心聚焦光场呈圆环结构；空心环内径半高全宽为0.368λ，小于超振荡判据(0.38λ/NA=0.398λ)；最大旁瓣比为36.7%。该平面透镜具有结构尺寸小、厚度薄、便于加工等优点，可用于光学系统的微型化和集成化。
超振荡聚焦 平面透镜 角向偏振光 空心聚焦光场 super-oscillatory focusing planar lens azimuthally polarized wave dark spot
华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程中心, 湖北 武汉 430074
矢量偏振光束的发展对偏振敏感谐振腔的模式计算提出了新的要求,基于Fox-Li迭代法和琼斯矢量理论,提出了用于偏振敏感谐振腔的矢量Fox-Li迭代法。该方法可以计算偏振敏感谐振腔内的矢量偏振模式,包括角向偏振TE01*模和径向偏振TM01*模。通过Matlab编程对球面偏振敏感谐振腔内的矢量偏振模式进行数值计算,计算结果与理论一致,证明了该方法的正确性。然后基于轴快流(FAF)CO2激光器平台,采用组合轴锥镜作为谐振腔的尾镜,得到了2.17 kW的角向偏振模式输出,与矢量Fox-Li迭代法仿真结果吻合,实验证明了该方法的有效性和准确性。矢量Fox-Li迭代法对于偏振敏感谐振腔的分析和设计具有重要的指导意义。
物理光学 激光谐振腔 矢量偏振光 Fox-Li迭代法 角向偏振光 径向偏振光
1 南开大学现代光学研究所光学信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
2 商丘师范学院电子电气工程学院, 河南 商丘 476000
通过控制飞秒激光脉冲分别在线偏振和角向偏振条件下的入射脉冲个数, 在金属钨材料表面获得了周期性亚波长条纹和金属纳米线复合而成的新型微纳米结构。实验结果表明, 线偏振激光脉冲诱导形成亚波长表面条纹结构的周期和脊面宽度随脉冲个数的增加而减小; 在两种不同偏振情况下, 飞秒激光脉冲在样品表面诱导形成的金属纳米线结构随激光脉冲个数的增加逐渐趋于消失, 而形成微纳米结构的区域面积随激光脉冲个数逐渐增加而增大, 并在飞秒激光脉冲个数为150时趋于不变。
激光制造 二维周期复合结构 线偏振光 角向偏振光 金属钨
华中科技大学 激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074
为了得到角向偏振光输出,采用严格耦合波分析方法,设计了一种复合光栅镜.先通过对Ge光栅的伪博世工艺刻蚀特性的研究,得到了高深宽比的无定型Ge光栅.然后在栅槽底部引入了随机分布的Ge纳米针,在该光栅上依次镀金膜和介质保护膜,得到介质-金属复合光栅镜.最后将该复合光栅镜用作轴快流CO2激光器谐振腔尾镜,得550W角向偏振光输出.结果表明,纳米柱及金栅脊的引入使得该复合光栅镜具有很高的偏振选择性.
激光技术 角向偏振光 严格耦合波分析 复合光栅镜 伪博世工艺 纳米柱 金栅脊 laser technique azimuthally polarized beam rigorous coupled wave analysis hybrid grating mirror pseudo Bosch process nano-pillar gold ridge
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了研究大数值孔径物镜下角向偏振光聚焦特性，提高激光扫描共聚焦显微镜的分辨率，根据Richards和Wolf矢量衍射理论建立计算模型，分析大数值孔径物镜下角向偏振光及经过0~2 π 相位调制的角向偏振光的聚焦光斑。经过0~2 π 相位调制的角向偏振光的聚焦光斑为实心光斑；该光斑的半峰全宽比径向偏振光光斑的半峰全宽小17.6%，比圆偏振光光斑的半峰全宽小11.6%。计算结果表明，经过0~2 π 相位调制的角向偏振光光斑作为激光扫描共聚焦显微镜的激发光，可以提高其分辨率。
成像系统 大数值孔径 角向偏振光 相位调制 共聚焦 激光与光电子学进展
2015, 52(3): 031801
1 沈阳理工大学 理学院， 沈阳 110159
2 华侨大学 信息科学与工程学院， 福建 泉州 362021
基于Richards-Wolf矢量衍射积分公式，研究了双环角向偏振光束经环状高数值孔径透镜的聚焦特性，推导了双环角向偏振光束经环状透镜深聚焦的光强表达式。根据数值模拟结果，比较了相关参量的变化对深聚焦特性的影响。研究表明:入射光束经环状高数值孔径透镜聚焦后，在焦平面得到了具有广泛应用的亚波长空心光斑，并且入射光束的相关参数和聚焦透镜的数值孔径大小都会影响光束的聚焦特性，使聚焦空心光斑达到亚波长量级;双环角向偏振光束经环状高数值孔径透镜的聚焦以后，在焦平面附近产生了一个更长的焦深（约28倍入射光波长）。
深聚焦 Richards-Wolf衍射积分 双环角向偏振光束 焦深 拉盖尔-高斯光束 tight focusing Richards-Wolf diffraction integral double-ring-shaped azimuthally polarized beams depth of focus Laguerre-Gauss beam
黑龙江大学黑龙江省普通高等学校电子工程重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150080
为了解决现有矢量偏振光束(VPB)产生装置结构复杂、成本高等问题，提出了利用一种由多个线型偏振器件构成的同心圆环装置即显偏器(PAF)产生矢量偏振光束的新方法。基于显偏器的特殊结构特点，由LED光源输出的自然光束经显偏器，可产生角向偏振光束(APB)，再经两个快轴成45°角的半波片可将角向偏振光束转换成径向偏振光束(RPB)。采用此方法获得的矢量偏振光束经线偏振片验证其光强分布情况，研究发现所得结果与已发表的实验结果相符，验证了该方法的有效性和实用性。
物理光学 矢量偏振光束 显偏器 角向偏振光束 径向偏振光束
