【摘 要】
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矢量光束以其特殊的偏振态,近些年一直是光学领域的研究重点。常见的标量光束,例如,线偏振、圆偏振、椭圆偏振光,他们的光束横截面上各点的偏正态相同。而矢量光束的偏振态程轴对称分布,每一点的偏振态都不一样。因为其特殊的偏振态,在许多领域有着独特的魅力。例如,对径向偏振光进行紧聚焦,其聚焦场有着很强的纵向分量;对角向偏振光进行紧聚焦,其聚焦场的纵向分量几乎为零,而且其聚焦光斑如甜甜圈;对角向一阶涡旋偏振光
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矢量光束以其特殊的偏振态,近些年一直是光学领域的研究重点。常见的标量光束,例如,线偏振、圆偏振、椭圆偏振光,他们的光束横截面上各点的偏正态相同。而矢量光束的偏振态程轴对称分布,每一点的偏振态都不一样。因为其特殊的偏振态,在许多领域有着独特的魅力。例如,对径向偏振光进行紧聚焦,其聚焦场有着很强的纵向分量;对角向偏振光进行紧聚焦,其聚焦场的纵向分量几乎为零,而且其聚焦光斑如甜甜圈;对角向一阶涡旋偏振光进行紧聚焦,会得到比径向偏振光更小的聚焦光斑。基于这些聚焦特性,矢量光束在光镊、光学存储、光刻、高分辨显微成像等领域有着广泛的应用。通过对矢量光束进行偏振和相位调制研究其聚焦特性,使其能够在诸多领域有更广泛的应用前景。目前,矢量的研究依旧火热,有许多科学和技术难题需要去解决。本论文对矢量光束的聚焦场进行了计算分析,对不同矢量光束进行偏振和相位进行调制,对最小聚焦光斑和多焦点光斑进行了理论计算。主要内容如下:1、介绍了矢量光束的研究背景及意义,目前矢量光束聚焦特性研究的现状。介绍了光场的计算方法,如基于Richards-Wolf的矢量衍射理论,对平面波角谱理论进行了详细的介绍。2、对矢量光束的原理和产生方法进行了介绍,矢量光束的产生分为腔内法和腔外法。分析和计算了不同偏振光的聚焦特性,对比了线偏振光、柱形矢量光束（Cylindrical Vector Beams,CVB）、柱形矢量涡旋光束（Cylindrical Vector Vortex Beams,CVVB）、完美柱形矢量光束（Perfect Cylindrical Vector Beams,PCVB）、完美柱形矢量涡旋光束（Perfect Cylindrical Vector Vortex Beams,PCVVB）的聚焦光斑;对完美角向涡旋光束的聚焦特性进行了进一步的计算和分析。3、基于平面波角普理论,通过纯相位调制,产生多个聚焦光斑,并控制光斑在焦平面X,Y两个方向的移动,并实现动态化。并对矢量光束的多焦点光斑进行调制,分别改变其位置和偏振方向。4、搭建实验平台,通过光刻加工样品,来测量完美角向矢量涡旋光束和角向涡旋光束的聚焦光斑。
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