《圓柱矢量光誘導三維超分辨純縱向磁化點陣列的研究》是依託太原理工大學，由聶仲泉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：圓柱矢量光誘導三維超分辨純縱向磁化點陣列的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：聶仲泉
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
緊聚焦的圓偏振光與磁光介質相互作用能誘導橫向超分辨的磁化場，在磁光記錄與存儲領域有獨特的優勢。然而，不完全的縱向偏振分布與較低軸向解析度的單個磁斑成為制約該技術推廣套用的主要瓶頸。本項目以實現三維超分辨純縱向磁化點陣列為目的，對4π緊聚焦系統中圓柱矢量光不同磁化場分量的相互作用機制與周期性多重相位濾波器對磁化場調製的內在機理進行基礎科學研究。具體內容包括：產生偏振比例可調的圓柱矢量光場及製備均勻的磁光薄膜，調控光場波前反相，構建橫向磁化場干涉相消與縱向磁化場干涉相長的物理模型，擬獲得低旁瓣的三維超分辨純縱向磁斑；編碼周期性多重相位濾波器，研究其數目、間距與分布形態對磁化場性能的影響，採用矢量快速傅立葉變換與逆法拉第效應，闡明相關的相位調製實現可調諧三維超分辨純縱向磁化點陣列的物理機制。項目研究成果為提高多層磁光記錄與存儲密度和研製新型的納米磁光設備奠定一定的理論和技術基礎。
結題摘要
大數據時代信息量的爆炸增長與目前存儲設備有限存取容量之間的矛盾日益凸顯，磁光存儲技術是緩解這一難題的有效途徑之一。然而其所需的磁化場具有不完全的縱向偏振、較低的軸向解析度及僅單個焦點分布，嚴重地制約了該技術的推廣套用。本項目基於矢量衍射理論與逆法拉第效應，通過精心設計入射光場的偏振、相位與振幅分布以及雙光束相干耦合效應，實現了三維超分辨的純縱向磁化點陣列。主要的研究成果如下：(1)緊聚焦窄環形的角向偏振渦旋光作用於磁光介質，誘導產生了橫向超分辨的磁針，橫向半高全寬接近於0.36λ，聚焦深度達到45λ；進一步通過設計多區域渦旋相位濾波器調製矢量光場，使得橫向亞波長的超長純縱向磁針的聚焦深度增加到107λ。(2)在4π系統中緊聚焦徑向偏振光與相互垂直的π相位階調控的角向偏振光，實現了三維超分辨的任意橫向自旋取向，橫向與縱向的半高全寬分別為0.47λ與0.4λ；進一步利用對稱性破缺的角向偏振厄米高斯光束誘導了均勻的三維超分辨(0.43λ)偏振可控的磁化點，磁化體積的大小為λ3/24。(3)在4π緊聚焦系統中，構造特殊的兩區域扇形濾波器，相干疊加徑向偏振光與沿y軸方向編碼π相位的徑向偏振光，實現了橫向偏振的磁化點陣列。通過調控兩束相向傳播的角向偏振多高斯渦旋光的本徵參數，實現了橫向超分辨(0.43λ)的純縱向磁鏈(10λ)。(4) 利用多值相位濾波器調製相向傳播的圓偏振光，實現了動態的三維超分辨(0.435λ與0.449λ)純縱向磁化點陣列，其體積的大小為3/22。當波長=800 nm，磁光材料的體存儲密度可達到45Tbits/cm3，相應於面存儲密度為2.2Tbits/inch2。在此基礎上，利用超振盪的原理設計六束圓偏振光場的振幅與相位分布產生了三維超臨界分辨(0.37λ與0.25λ)的磁全息，體積大小減少到3/59，相應的存儲密度提高到1872Tbits/in3。綜合上述結果，本研究為探索矢量光場與磁性介質之間的作用機制奠定了堅實的基礎，同時對全光調控磁化場結構、相位與偏振之間關係提供了重要的啟示。
