【摘 要】
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近年来,在光学领域中,亚波长聚焦和成像的研究一直是一个热点。传统光学中的Abbe-Rayleigh衍射极限一直以来都是提高光学系统成像分辨率至半波长以下量级的瓶颈。突破衍射极
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近年来,在光学领域中,亚波长聚焦和成像的研究一直是一个热点。传统光学中的Abbe-Rayleigh衍射极限一直以来都是提高光学系统成像分辨率至半波长以下量级的瓶颈。突破衍射极限的系统分辨率以及获得半高宽小于半波长的亚波长尺度的聚焦光斑,在众多的领域里都具有重要的应用价值,如半导体光刻、光学捕获技术、光学存储以及共聚焦显微等领域。本文基于直接角谱合成的思想,提出了一种新的亚波长聚焦器件——锥形微米管,利用其出射光波的相干特性在远场实现亚波长聚焦。利用3D-BPM算法对此结构的聚焦效果进行了仿真计算,并详细分析了结构参数和入射光场性质对聚焦效果的影响。实验方面,我们使用热拉伸法来制备锥形微米管,并且利用波长为671nm的激光通过锥形微米管进行聚焦实验,通过SNOM探针扫描测量,得到距离出射端面约为1.47μm (2. 2λ)、FWHM为435nm(0.65λ)的亚波长聚焦光斑,这一实验结果与数值仿真结果基本一致。本文第一章介绍了亚波长聚焦这个领域的研究现状以及最新进展,具体包括基于负折射率材料的“超透镜”,等离子体平面透镜,纳米孔阵列,微纳光纤阵列和微纳锗环等五种目前比较重要的几种实现亚波长聚焦的方法。第二章首先阐释了基于角谱合成的亚波长聚焦理论分析,并借鉴验证该理论的实验装置提出了锥形微米管结构。第三章利用通过3D-BPM进行仿真计算,详细分析了锥形微米管的各结构参数和输入光场性质对聚焦效果的影响。第四章首先介绍了利用热拉伸法制备锥形微米管结构。搭建了SNOM探针扫描测量实验系统,完成了对光斑的测试实验。本文最后一章,对本课题的研究工作进行总结,展望后续的工作重心和方向。
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