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光学超分辨技术,因其在光学存储、成像、测量、半导体制造等领域具有广泛的应用,所以一直以来备受关注。其中,基于功能材料的吸收调制超分辨技术可通过对光束的远场调制实现近场超分辨,并能在不产生聚焦光斑旁瓣的情况下,实现扫描和宽场曝光成像,应用前景广泛。尽管利用该技术可以将光斑尺寸压缩并已在光刻曝光实验中获得突破衍射极限的一维条纹结构,但对如何控制入射光场参数,进一步提高基于该技术的单点光刻或成像超分辨能力尚缺乏深入的研究。针对上述问题,本论文基于吸收调制技术的原理,以涡旋入射光束为例,研究了长波长调制光束光强分布和偏振状态对单点分辨率的影响,并结合柱矢量光束的特点,提出了一种基于柱矢量光束的吸收调制光学超分辨技术。具体研究内容如下: 1.归纳总结了吸收调制超分辨技术的相关理论,研究了吸收调制超分辨技术的标量和矢量分析模型,分析了光场吸收调制的瞬态过程和稳态过程,以及光束光强分布和偏振状态对所产生的一维条纹结构特征尺寸的影响。 2.分析了不同偏振涡旋光束经大数值孔径物镜聚焦后的光强分布特性,以不同偏振不同拓扑荷涡旋光束作为长波长调制光束,研究了其入射光强分布和偏振状态对吸收调制超分辨技术单点分辨率的影响。仿真分析结果表明,当长波长调制光束为拓扑荷为O的角向偏振涡旋光时,吸收调制光学超分辨技术具有最佳的单点分辨率,这为进一步提高吸收调制超分辨技术的单点分辨率奠定了良好基础。 3.首次提出了一种基于柱矢量光束的吸收调制光学超分辨技术。理论计算和仿真分析结果表明,经吸收调制作用后的径向偏振光束聚焦光斑宽度可达到40nm,约为入射波长的十分之一,能够突破现有基于径向偏振光束远场调制光学超分辨技术的理论分辨率极限;同时,其纵向分量旁瓣的强度小于峰值光强的1%,旁瓣抑制能力优于现有基于径向偏振光束的远场调制光学超分辨技术。 4.测量了偶氮材料的吸收光谱,建立了偶氮材料光场吸收调制特性的实验系统,初步研究了偶氮材料的光场吸收调制特性,分析了实验中存在的问题。