柱矢量涡旋光束强聚焦特性的修正研究.PDF

第４３卷第７期 光　子　学　报 Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．７ 　　　　　　　　　　　　 ２０１４年７月 ＡＣＴＡＰＨＯＴＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ Ｊｕｌｙ２０１４ 犱狅犻：１０．３７８８／ｇｚｘ０７２６００１ 柱矢量涡旋光束强聚焦特性的修正研究 刘键，杨艳芳，何英，刘国威，郑晓 （上海大学 理学院物理系，上海 ２００４４４） 摘　要：对现有柱矢量涡旋光束强聚焦公式的不足进行修正，数值模拟了不同拓扑核柱矢量涡旋光束的 强聚焦场分布．结果表明：调节偏振旋转角、数值孔径以及遮挡通光孔径可以有效地构造平顶光束与暗 通道．调节偏振旋转角能改变涡旋光束径向部分与角向部分的相对强度，实现平顶聚焦；增加孔径遮挡 值可以在相对较小的数值孔径下形成平顶光束．当孔径遮挡较大时可以在高数值孔径下实现更窄的暗 通道． 关键词：物理光学；偏振；涡旋光束；拓扑核；平顶光束；暗通道 中图分类号：Ｏ４３６　　　文献标识码：Ａ　　　 文章编号：１００４４２１３（２０１４）０７０７２６００１６ 犃犿犲狀犱犿犲狀狋犳狅狉犜犻犵犺狋犾狔犉狅犮狌狊犻狀犵狅犳犆狔犾犻狀犱狉犻犮犪犾犾狔犘狅犾犪狉犻狕犲犱犞狅狉狋犲狓犅犲犪犿狊 ＬＩＵＪｉａｎ，ＹＡＮＧ Ｙａｎｆａｎｇ，ＨＥＹｉｎｇ，ＬＩＵ Ｇｕｏｗｅｉ，ＺＨＥＮＧ Ｘｉａｏ （犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犘犺狔狊犻犮狊，犆狅犾犾犲犵犲狅犳犛犮犻犲狀犮犲，犛犺犪狀犵犺犪犻犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犛犺犪狀犵犺犪犻２００４４４，犆犺犻狀犪） 犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒａｄｉａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄａｚｉｍｕｔｈａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｖｏｒｔｅｘｂｅａｍｉｎｆｏｃｕｓｉｎｇ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｉｇｈｔｌｙｆｏｃｕｓｉｎｇｆｏｒｍｕｌａｏｆＣｙｌｉｎｄｒｉｃａｌＶｏｒｔｅｘＢｅａｍｓ（ＣＶＢ）ｗａｓａｍｅｎｄｅｄ．ＴｈｅＣＶＢ ｆｏｃｕｓｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗａｓａｆｒｅｓｈｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｅｆｏｃａｌｒｅｇｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇａｍｅｎｄａｔｏｒｙｔｉｇｈｔｌｙ ｆｏｃｕｓｉｎｇｆｏｒｍｕｌａ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｌａｔｔｏｐｐｅｄｆｏｃｕｓａｎｄｔｈｅｆｏｃａｌｈｏｌｅａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＲｏｔａｔｉｏｎ（ＰＲ）ａｎｇｌｅ，ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ（ＮＡ）ａｎｄｔｈｅＡｐｅｒｔｕｒｅＢｌｏｃｋｉｎｇ（ＡＢ）．Ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔａｂｌｙｃｏｎｆｉｎｅｄｆｌａｔｔｏｐｐｅｄｆｏｃｕｓｃａｎｂｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇＰＲａｎｇｌｅ．Ａｎｄｔｈｅｆｌａｔｔｏｐｐｅｄｆｏｃｕｓ ｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｍａｌｌＮＡ ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆＡＢ．Ｔｈｅｎａｒｒｏｗｅｒｆｏｃａｌｈｏｌｅｃａｎｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｈｉｇｈｅｒＮＡ ｗｈｅｎＡＢｉｓｌａｒｇｅｒ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｐｈｙｓｉｃａｌｏｐｔｉｃｓ；Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；Ｖｏｒｔｅｘｂｅａｍｓ；Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒｇｅｓ；Ｆｌａｔｔｏｐｂｅａｍ；Ｆｏｃａｌｈｏｌｅ 犗犆犐犛犆狅犱犲狊：１１０．２９９０；１４０．３３００；２６０．５４３０；０５０．１９６０ 近年来得到了广泛研究［６１２］，研究表明偏振态的改变对 ０ 引言 　 涡旋光束强聚焦后的焦场有很大