高级次轴对称偏振光束的聚焦特性及应用综述

高级次轴对称偏振光束具有更为复杂的偏振分布,在高数值孔径聚焦情况下可获得多个超小聚焦光斑,这样的聚焦特性使其在显微成像、材料加工、粒子捕获等领域体现出一定的应用价值,引起了广泛关注。综述了近年来关于高级次轴对称偏振光束的聚焦特性及主要应用的研究成果。介绍了高级次轴对称偏振光束的基本概念,并基于矢量衍射理论给出了聚焦场的数学表达式,最后介绍了该类型光束在粒子捕获与操控、并行光学显微成像方面的典型应用。

基于FMFBG的全光纤轴对称偏振光束激光器

轴对称矢量光束包含径向偏振和角向偏振,具有独特的强度和偏振分布,在表面等离子体激发、激光光镊和高分辨成像等领域有重要应用。光纤中的二阶本征模式TM(01)和TE_(01)分别具有径向偏振和角向偏振性质,可用于产生轴对称偏振光束。介绍了基于少模光纤光栅(FMFBG)的全光纤轴对称偏振光束的产生方法。

基于少模光纤的轴对称偏振光束的产生

首先介绍了轴对称偏振光束的基本概念以及特性,然后以少模光纤为模式转换器,通过旋转偏振控制器上光纤挤压器的旋钮对光纤中间部分施加压力,同时配合旋转光纤挤压器,以实验的方式获得了不同模式的轴对称偏振光束。通过调节偏振控制器以及输入光束和光纤的离轴状态,分别得到了径向偏振TM01模式,角向偏振TE01模式,奇数混合偏振HEodd21模式,偶数混合偏振HEeven21模式,以及线偏振HE11模式五种光纤所激发的模式。同时,还通过干涉实验中叉形光栅结构证明了相位奇点的存在。

经圆孔衍射的轴对称偏振光束在湍流大气中的平均光强分布和偏振特性

本文对经圆孔衍射的轴对称偏振光束在湍流大气中偏振特性进行了研究。分析表明,平均光强和偏振度与轴对称偏振光束的偏振方向无关,而与湍流大气折射率结构常数和截断参数密切相关。

利用C切钒酸钇晶体产生轴对称偏振光

研究了利用高双折射的c切钒酸钇(YVO4)晶体产生轴对称偏振光(包括径向偏振光和角向偏振光)的原理和实现方法,搭建了轴对称偏振光产生及定性测量平台。实验结果表明,当输入光为圆偏振光时,输出光为偏振态关于中心对称、强度均匀分布的轴对称偏振光;当输入光为线偏振光时,输出光偏振态关于中心对称,强度沿圆周呈余弦分布。轴对称偏振光在光操纵、材料加工和高分辨率显微测量等领域具有广泛的应用前景。

利用衍射光学元件调制轴对称偏振光提高荧光显微镜纵向分辨率

利用荧光蛋白激活状态的可逆特性,提出了一种提高荧光显微镜纵向分辨率的方法。针对不同数值孔径的显微系统,通过合理选择带涡旋相位的轴对称偏振光作为激活光和退活光,并设计衍射光学元件对其进行调制,从而实现百纳米级的纵向选择激活。而且,通过调节激活光和退活光的光强比率R,可以控制荧光蛋白最大激活概率满足单分子荧光显微技术的需求,同时进一步降低纵向选择激活层半峰全宽(FWHM)至25.7nm,并且约90%的激活荧光蛋白位于30nm厚的激活层中(R=500)。