空變偏振光束聚焦場的反向構建與操控研究

《空變偏振光束聚焦場的反向構建與操控研究》是依託南京航空航天大學，由王吉明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：空變偏振光束聚焦場的反向構建與操控研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王吉明
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

空變偏振光束在大數值孔徑光學系統下聚焦光場的研究是矢量光學的重要研究內容。本項目中，將空變偏振矢量光場的聚焦過程闡釋為偶極子陣列輻射光場的反向會聚過程，發展一種系統化的聚焦光場的反向構建理論與操控方法。從偶極子電磁輻射理論和光學天線設計理論出發，依據預期聚焦光場分布來設計並最佳化焦場區偶極子天線的結構參數，結合矢量場聚焦的積分理論，對聚焦光場進行基於天線反向輻射場的矢量化構建和偏振態的操控，並推演出所需的輸入矢量光場模式。構建的聚焦光場，具有自由控制三維光強與偏振態分布的優點，可獲得超衍射極限的三維偏振聚焦光場、超長焦深的近純軸向偏振光針、純方位偏振光管場、三維平頂光場、空心光泡陣列和實心球形光包陣列，以及其他特殊分布形態的聚焦場。這些聚焦光場將在高解析度光學顯微、微納粒子捕獲與操控、等離子光子學技術、雷射精細加工等領域獲得重要的套用。

結題摘要

空變偏振矢量光場的產生、調控、傳輸和聚焦是近年來光學領域一個重要的研究方向。本項目基於光學偶極子天線的設計與輻射場構建，圍繞空變偏振矢量光束的大數值孔徑聚焦，重點研究了具有重要套用前景的聚焦光場的三維形貌構建及偏振態操控，發展了一種系統的反向構建理論。研究結果揭示了聚焦矢量光場和偶極子陣列場的內在光學關係，構建了包括光針場、光管場、三維平頂光場、三維光鏈場、偏振可控的球形光斑陣列等在內的一系列特殊聚焦光場，獲取了所需的入射光場模式，這些光場模式對連續式、離散式、全晶體型光瞳濾波器的設計研究有指導意義。項目研究結果對於完善矢量光場的聚焦理論具有重要的科學意義，並且有望在光學顯微、粒子捕獲與操控、光信息高密度存儲、等離子光子學技術及雷射精細加工等方面獲得重要的套用。