Wang, H., Shi, L., Lukyanchuk, B., Sheppard, C. & Chong, C. T. Creation of a needle of longitudinally polarized light in vacuum using binary optics. Nat. Photonics2, 501–505 (2008).
研究问题与目标
本文主要探讨的研究问题是如何在真空中创建一束纵向偏振光，其光束尺寸低于衍射极限，且具有非衍射特性，以此来克服现有方法在光效率和轴向场强均匀性上的局限。研究目标是开发一种方法，生成一束完全的纵向光束，使其在自由空间中能够在相当大的距离内无发散传播。
研究方法
研究方法包括使用二元相位光学元件和高数值孔径镜头的组合，对径向偏振的贝塞尔-高斯光束进行聚焦。文中通过对坡印亭矢量场和场的动态分布进行了详细的计算和分析，解释了纵向场无发散传播的机制。
主要成果
本研究的一个重大成果是，创建了一束纵向偏振光束，其光束尺寸低于衍射极限（0.43λ），并在自由空间中保持其非衍射特性，距离约为4λ。这是以高转换效率完成的，证明了结合纵向偏振、亚衍射尺寸和非衍射传播的矛盾要求的可行性。
局限性
已经确定的一个局限性是，对于数值孔径（NA）大于1的镜头，其场分布会呈现指数衰减，导致光束失去非衍射特性。此外，增加二元光学元件的总带数以增强纵向场分量，会降低光转换效率。
潜在影响
本研究的潜在影响是巨大的，其应用包括粒子加速、荧光成像、二次谐波产生、拉曼光谱和光学相干层析成像。创建具有这些属性的纵向偏振光束，可能会推动各种显微镜聚焦技术的进步，以及光与扫描近场光学显微镜或纳米等离子体设备的耦合。
