軸對稱光束性質及應用研究.pdf

1、軸對稱光束是一種特殊的矢量偏振光束，其振幅和偏振態(tài)在光束橫截面上的分布呈現(xiàn)軸對稱性，是Maxwell方程組在柱坐標下的特征解。由于軸對稱光束特殊的矢量偏振性質，近年來對于它的理論性質及實驗研究漸漸開展起來。 本論文以軸對稱光束的理論與應用為主要內容，涉及以下幾個方面的內容： 1、軸對稱光束在高數(shù)值孔徑聚焦系統(tǒng)中的傳輸特性高數(shù)值孔徑聚焦軸對稱光束具有特殊的矢量聚焦性質，例如會在焦點附近產生很強的縱向光場，并得到超越衍射極限

2、的超小焦斑等。軸對稱光束的這些特殊性質使之可能應用于高密度光學存儲、超清晰光學成像，多功能光學捕獲等眾多領域，已經引起了人們的極大興趣。 2、優(yōu)化設計DOE實現(xiàn)多功能微光操作對微粒進行多點光捕獲一直是微光學操作領域備受關注的話題。在以往的報導中，利用不同階數(shù)的Bessel光、LG模的干涉和高斯駐波等多種方法均可產生多點光捕獲結構，但是這些方法都不能提供三維穩(wěn)定捕獲，或者不能捕獲波長尺度的微小粒子，而且都需要多束入射光的參與。衍射

3、光學元件(DOE：Diffractive Optical Elements)可以對光波面進行整形，產生一般傳統(tǒng)光學元件不能實現(xiàn)的光波面。利用DOE調制單束徑向軸對稱光的入射波前，在焦點附近能夠產生特殊的光學結構——沿光軸方向的三維“光鏈”。光鏈中的明亮部位能夠對折射率比周圍環(huán)境高的多個微粒進行捕獲，而中空的暗區(qū)能夠對折射率比周圍環(huán)境低的多個微粒進行捕獲，并且每個被捕獲的粒子都能夠穩(wěn)定地被局限在各個勢阱之中。此外，由于光軸附近的縱向能流接