【摘 要】
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近年来,非均匀偏振矢量光束的紧聚焦得到了极大的关注。紧聚焦是指光束经过一块高数值孔径的聚焦作用,进而得到一些我们想要得到的现象。比如径向偏振光在紧聚焦的条件下会产生纯纵向分布的电场;角向偏振光在紧聚焦的条件下会产生强的纵向磁场。非均匀偏振矢量光束的紧聚焦可广泛应用于超高密度的磁存储、磁性粒子的操控、纳米光刻、粒子子加速等领域。本论文基于Richards-wolf衍射理论以及逆法拉第效应,通过特殊的
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近年来,非均匀偏振矢量光束的紧聚焦得到了极大的关注。紧聚焦是指光束经过一块高数值孔径的聚焦作用,进而得到一些我们想要得到的现象。比如径向偏振光在紧聚焦的条件下会产生纯纵向分布的电场;角向偏振光在紧聚焦的条件下会产生强的纵向磁场。非均匀偏振矢量光束的紧聚焦可广泛应用于超高密度的磁存储、磁性粒子的操控、纳米光刻、粒子子加速等领域。本论文基于Richards-wolf衍射理论以及逆法拉第效应,通过特殊的相位滤波器对高阶LG光束进行调制,研究了入射光的偏振、振幅、相位分布等光学参量对诱导磁化场特性的影响。主要的研究内容如下:基于逆法拉第效应,研究了高阶径向偏振拉盖尔高斯(LG)光束在焦平面诱导产生的磁化场特性,探究了入射光的半径随着截断参数(β)的变化。通过调节截断参数的数值,可以得到瓶状中空的磁化场结构和沿着光轴方向的中空暗通道。采用Matlab模拟计算了磁化场的分布,并优化设计了五环型相位滤波器,阐明了形成超长对称磁针的物理机制。研究了高阶径向涡旋LG光束在4π聚焦系统下产生的三维超分辨磁斑。首先计算了在单透镜下焦平面的聚焦光场以及诱导产生的磁化场,分析了影响磁化场分布的光场分量。利用4π聚焦系统调制入射光,使聚焦场的纵向分量加强,进而有效的减小磁斑尺寸。为了使磁斑在更大范围内实现超分辨分布,减小由于增加拓扑荷数带来的旁瓣。我们使用三环形相位滤波器对高阶径向涡旋LG光束进行调制,得到了更大范围内具有比较均匀分布的三维超分辨球形磁斑。同时,为了研究产生的磁斑在操控粒子方面的应用,用Matlab模拟计算了磁场力的分布,分析得出磁性粒子在磁斑中的平衡位置。进而对磁性粒子得到有效的控制。研究了高阶混合偏振LG光束在焦平面诱导产生对称型磁化场的分布特性,分析了不同拓扑荷数、振幅和截断参数对高阶混合偏振LG光束紧聚焦诱导的磁化场特性的影响。为了能产生理想的磁斑分布,研究了数值孔径对磁斑尺寸和位置的影响。通过光束参数的调控,优化控制磁斑的数目和磁斑位置,达到捕获更多磁性粒子数目的目的。
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