矢量光場(chǎng)的緊聚焦特性及其焦場(chǎng)調(diào)控的研究.pdf

1、相對(duì)于傳統(tǒng)的空間均勻偏振態(tài)的標(biāo)量光場(chǎng)（典型的為線偏振光和圓偏振光），矢量光場(chǎng)具有空間變化的偏振態(tài)，它豐富的偏振態(tài)會(huì)使其在被緊聚焦時(shí)出現(xiàn)一些新效應(yīng)。本論文主要對(duì)矢量光場(chǎng)的生成，緊聚焦及其典型應(yīng)用進(jìn)行了理論研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先從物理上和數(shù)學(xué)上對(duì)矢量光場(chǎng)給出了概述，從而認(rèn)清了矢量光場(chǎng)與標(biāo)量光場(chǎng)的聯(lián)系與區(qū)別。然后分別從主動(dòng)方法和被動(dòng)方法兩方面，簡(jiǎn)要介紹了在激光諧振腔內(nèi)使矢量光場(chǎng)模式起振從而直接生成矢量光以及在激光諧振腔外放置

2、光學(xué)元器件將常規(guī)的標(biāo)量光轉(zhuǎn)化為矢量光的若干技術(shù)。其中，我們對(duì)一種基于信息光學(xué)中著名的4f系統(tǒng)來(lái)生成任意矢量光場(chǎng)的被動(dòng)生成方法進(jìn)行了較為詳盡的描述。
　　由于目前眾多的矢量光場(chǎng)的應(yīng)用大都基于它獨(dú)特的緊聚焦場(chǎng)，所以，我們不可避免地探討了矢量光場(chǎng)在大數(shù)值孔徑物鏡聚焦下的緊聚焦特性。通過(guò)矢量衍射理論:Richards-Wolf矢量積分，我們對(duì)矢量光場(chǎng)中的兩種基矢光場(chǎng):徑向偏振光與角向偏振光的聚焦場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。為了對(duì)比，我們還在同等條件下分

3、別計(jì)算了一種更一般的矢量光場(chǎng)以及一種線偏振的標(biāo)量光場(chǎng)的聚焦場(chǎng)。根據(jù)矢量光場(chǎng)的聚焦特性，我們分別以激發(fā)表面等離子體共振，微粒的捕獲與操控以及激光的微納加工等情形為例概述了矢量光場(chǎng)的典型應(yīng)用。
　　接下來(lái)，在超衍射極限焦斑的獲取和三維光學(xué)圍欄的研究方面詳細(xì)說(shuō)明了本文的重點(diǎn)研究方向，創(chuàng)新點(diǎn)以及我們的研究成果。
　　在壓縮焦斑的研究上，基于前人已報(bào)道的研究方法和途徑:環(huán)形照明的緊聚焦，環(huán)形同心相位板的使用，高階徑向偏振光的緊聚焦特性

4、以及4π緊聚焦裝置的引入，我們找到了最佳的入射光場(chǎng):高階徑向偏振光;和性能更好的緊聚焦系統(tǒng):4π聚焦裝置。通過(guò)這兩種常規(guī)方法的結(jié)合，我們得到非常有趣的結(jié)果，并在獲取更小焦斑上取得了一定突破。
　　在三維光學(xué)圍欄的研究上，使用四種入射光:雙環(huán)拉蓋爾-高斯徑向偏振光，雙環(huán)均勻徑向偏振光，雙環(huán)貝塞爾-高斯徑向偏振光和雙環(huán)高斯徑向偏振光，分別生成了三維光學(xué)圍欄。為了看清它們各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，我們?cè)谕瑯拥木劢箺l件下從光場(chǎng)梯度力和圍欄均勻性兩