论文复现 | 矢量光场超衍射极限聚焦

文摘   2024-08-04 09:00   广东  
超越衍射极限是光学研究领域长期以来的追求,所采用的方法有很多。而早在本世纪初,研究人员就通过对各种矢量光场聚焦从而产生超衍射极限的光斑。本期主要基于以下文章内容给出最终超衍射极限聚焦的结果。

该文章采用二元光学的方法对矢量光场做一定处理,之后再将其通过高数值孔径物镜聚焦,原理如图1所示[1]:

图1 矢量光场的超衍射极限聚焦[1]。
图中,入射场为径向偏振贝塞尔-高斯光束,其首先经过具有二元相位的波带片,然后再通过物镜聚焦,最后在焦场得到具有超衍射极限的光斑。其中,入射场的振幅分布可表示为

而二元波带片的透过率函数写为

最终得到焦场强度分布的曲线图为

以上论文中的内容基于matlab代码可以很容易得到,其结果如下

以下为论文复现的部分matlab代码

%------------------入射场的参数r0=2e-3;   %入射场半径r1=0.091*r0;r2=0.391*r0;r3=0.592*r0;r4=0.768*r0;na=0.95;      %物镜(透镜)的数值孔径f=r0/na;      %物镜(透镜)的焦距lambda=532e-9;k=2*pi/lambda;%-----------------定义焦场的坐标N=200;range=1.5*lambda; [xs,ys]=meshgrid(-range:(2*range)/N:range,range:-(2*range)/N:-range);%焦场坐标系的横纵坐标zs=0;%焦场坐标zfis=atan2(ys,xs)+pi*(abs(sign(ys))-sign(ys));%极坐标下焦场旋向坐标rs=sqrt(xs.^2+ys.^2);%极坐标下焦场径向坐标%----------------设置循环的参数dfi=2*pi/50;    %旋向的积分次数dr=(r0)/50;  %径向的积分次数

完整代码联系作者获取。

参考文献:

[1] Wang, H., Shi, L., Lukyanchuk, B., Sheppard, C. and Chong, C.T., 2008. Creation of a needle of longitudinally polarized light in vacuum using binary optics. Nature photonics2(8), pp.501-505.


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