大数值孔径聚焦的特性研究

激光束经过大数值孔径透镜聚焦后,会得到一个亚波长量级的极小光斑,能够应用于显微技术、光刻和光数据存储。基于德拜矢量衍射积分公式,研究了激光束经过大数值孔径透镜的聚焦特性。较为系统地分析了大数值孔径聚焦的光强、相位、相干度和偏振度特性,以及入射光束偏振度和相位变化对聚焦光斑形状的影响。研究表明,激光束经过大数值孔径透镜聚焦后,光束本身带有的自旋角动量会转化成光束的轨道角动量。同时,随着大数值孔径的聚焦过程,激光束的相干度和偏振度也会发生变化。另外,通过调制入射光束的偏振度和相位分布情况,可以实现光束的整形。

聚焦透镜的像散对光阱力的影响

根据里查德-沃耳夫矢量积分公式,研究了径向偏振光通过具有像散的大数值孔径物镜后在焦点附近的光阱力。着重研究像散对轴向和横向光阱力的影响。研究结果表明,像散的存在导致了光阱力的势垒减弱,光阱中心的偏移,甚至是改变了有效捕捉区域,这将严重影响了光镊的轴向和横向对粒子的捕捉。通过对改变数值孔径的大小和孔径与光腰的比值,以及对不同大小的粒子捕捉效果的对比,可以改变像散对粒子捕捉影响的程度,从而改善像散对光阱力的影响,这对于光镊等精密仪器的操作是十分必要的。