激光照明条件对超振荡平面透镜聚焦性能的影响

作者：刘康; 何韬; 刘涛^*; 李国卿; 田博; 王佳怡; 杨树明^*

来源：Acta Physica Sinica, 2020, 69(18): 284-293.

• 聚焦
• 衍射
• 微纳结构
• 时域有限差分法

超振荡平面透镜(super-oscillatory lens, SOL)是近几年出现的新型平面光学元件,基于矢量角谱理论设计了振幅型和相位型SOL,采用时域有限差分法对衍射聚焦光场进行严格电磁仿真计算,研究发现:当照明激光束腰半径w0小于SOL半径a时,超衍射极限聚焦能力明显下降,聚焦光斑强度衰减超过50%;束腰半径w0对相位型SOL影响更剧烈,且会发生显著正向焦移;当w0不小于2a时可获得接近理想的聚焦特性.倾斜照明条件下,大数值孔径振幅型SOL一般允许的倾斜角度小于10°,而相位型SOL具有宽广的倾角适应性(可超过40°),聚焦光斑会发生横向展宽,且强度急剧下降.大数值孔径SOL对无限远点物成像会产生显著的负畸变和波动变化的场曲,小数值孔径SOL在宽视场范围内则无畸变.本文研究结果为SOL在超衍射极限聚焦、超分辨显微成像、飞秒激光直写微纳加工等领域的实际应用提供重要理论支撑.

• 单位
  西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室