基于二值振幅相位調控的線聚焦超衍射器件研究.pdf

1、近年來，隨著生物、醫(yī)藥、材料和電子等領域的發(fā)展，亟需一種遠場超分辨成像和超衍射聚焦技術。然而，傳統(tǒng)光學由于衍射極限的存在，聚焦光斑和基于白光（400nm-780nm）照明成像系統(tǒng)的分辨率僅為工作波長的一半，難以滿足相關領域的發(fā)展。因此，實現遠場超分辨成像和超衍射聚焦具有重大科學意義和應用前景。
　　本文依據超振蕩思想，提出一種基于二值振幅-相位調控的超衍射遠場聚焦方法；基于矢量角譜衍射方法和粒子群優(yōu)化算法，采用二值振幅相位調控，對

2、線聚焦超振蕩光學器件的透射比函數進行了優(yōu)化設計。器件理論設計結果：焦距為150λ（94.9μm），焦斑半寬為0.38λ（240nm），旁瓣比為25%；采用COMSOL Multiphysics軟件對線聚焦超振蕩光學器件進行仿真，驗證了器件的聚焦性能，器件仿真結果：焦距為150.24λ（95.1μm），焦斑半寬為0.392λ（248nm），旁瓣比為23%；利用電子束光刻等加工技術，完成了器件的加工；最后采用掃描探針對器件進行了測試，器件測

3、試結果：焦距為148λ（94μm），焦斑半寬為0.406λ（257nm），旁瓣比小于22%；經超振蕩判據分析，該焦斑為超振蕩聚焦。
　　本文的主要工作具體如下：
　　①介紹研究超衍射聚焦的意義和背景、光學超振蕩概念，并分析了超振蕩聚焦器件國內外發(fā)展現狀，以及目前存在的科學與技術問題，提出設計長焦距、小旁瓣聚焦光斑的方法。
　　②介紹線偏振光矢量角譜衍射的相關理論和粒子群優(yōu)化算法。
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