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在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場，當(dāng)時是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，但是倘若沒有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實驗中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來我慢慢推導(dǎo)了線偏振高斯光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場，并用comsol仿真出來。這個聚焦光場的仿真其實難度還挺大的，并不easy。

本文以矢量偏振光束通過高數(shù)值孔徑物鏡的衍射為例，基于MATLAB模擬仿真展示偏振態(tài)對光場傳播過程和聚焦光場的影響。對于低數(shù)值孔徑透鏡，只需使用傍軸近似或夫瑯禾費近似的標(biāo)量衍射理論。但是，對于高數(shù)值孔徑透鏡，聚焦光場與偏振狀態(tài)密切相關(guān)，特別是對于矢量光束，聚焦光場將呈現(xiàn)顯著的偏振特性[3], 此時就需要使用由RICHARDS B和WOLF E在德拜標(biāo)量衍射積分的基礎(chǔ)上建立的矢量衍射理論[4,5]。

加工得到的超構(gòu)光學(xué)透鏡在掃描電子顯微鏡下的圖像 注 1：數(shù)值孔徑是光學(xué)透鏡最重要的基本參量，是衡量光學(xué)系統(tǒng)成像能力的標(biāo)尺。對于顯微物鏡，數(shù)值孔徑越大，成像光斑越小，成像細(xì)節(jié)越清晰。 注 2：超構(gòu)表面是一種具有橫向亞波長尺度的微納光學(xué)器件，可以在不到一個光學(xué)波長的結(jié)構(gòu)層上實現(xiàn)全 2π 相位的精確控制，從而實現(xiàn)對光波相位、偏振方式、傳播方向等特性的靈活有效調(diào)控。

高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦分析 高數(shù)值孔徑(NA)物鏡廣泛用于光學(xué)光刻、顯微系統(tǒng)等。在對焦斑的模擬中考慮光的矢量性質(zhì)是非常重要的。

與傳統(tǒng)二維點圖不同，三維結(jié)果更能揭示高NA聚焦的本質(zhì)：焦斑并不是一個簡單的圓點，而是由主峰、旁瓣及可能存在的非對稱結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成。若入射為線偏振光，焦斑往往表現(xiàn)出一定方向性；若改為徑向偏振光，則可能獲得更強的縱向電場與更緊湊的聚焦效果。在案例分析中，還應(yīng)關(guān)注參數(shù)變化對焦斑的影響。第一，數(shù)值孔徑越大，理論上橫向分辨率越高，但系統(tǒng)對像差和裝調(diào)誤差也更敏感。

如何將光聚焦到一個越來越小的光斑上，是光學(xué)領(lǐng)域中一直存在的問題，特別是最近，已發(fā)展出各種旨在深聚焦光的方法。研究高數(shù)值孔徑條件下的光聚焦通常需要全矢量電磁仿真技術(shù)。我們使用VirtualLab Fusion軟件演示了不同偏振態(tài)(如徑向)和孔徑形狀(如環(huán)形)對聚焦區(qū)域電磁場的影響，這種分析既可以用理想透鏡，也可以用具有明確結(jié)構(gòu)和材料信息的真實透鏡進(jìn)行。

摘要 了解高NA物鏡的焦點附近的矢量電場分布對顯微鏡、光鑷、激光加工等應(yīng)用是非常重要的。高NA物鏡通常被認(rèn)為是消球差透鏡。 通過VirtualLab Fusion中消球差透鏡，我們展示了如線性、圓形和徑向偏振光束等各種偏振光束的聚焦。 我們研究了關(guān)于不同形狀的孔徑的聚焦場，例如圓形和環(huán)形孔徑。

在此，我們在空間、時間與場分布上研究了該脈沖傳播通過高數(shù)值孔徑透鏡的影響。

在此，我們在空間、時間與場分布上研究了該脈沖傳播通過高數(shù)值孔徑透鏡的影響。

在此，我們在空間、時間與場分布上研究了該脈沖傳播通過高數(shù)值孔徑透鏡的影響。

摘要 了解高NA物鏡的焦點附近的矢量電場分布對顯微鏡、光鑷、激光加工等應(yīng)用是非常重要的。高NA物鏡通常被認(rèn)為是消球差透鏡。 通過VirtualLab Fusion中消球差透鏡，我們展示了如線性、圓形和徑向偏振光束等各種偏振光束的聚焦。 我們研究了關(guān)于不同形狀的孔徑的聚焦場，例如圓形和環(huán)形孔徑。

摘要 高數(shù)值孔徑物鏡廣泛用于光學(xué)光刻、顯微鏡等。因此，在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)是非常重要的。 VirtualLab非常容易支持這種鏡頭的光線和光場追跡分析。 通過光場追跡，可以清楚地展示不對稱焦斑，這源于矢量效應(yīng)。 照相機探測器和電磁場探測器為聚焦區(qū)域的研究提供了充分的靈活性，并且可以深入了解矢量效應(yīng)。

在此，我們在空間、時間與場分布上研究了該脈沖傳播通過高數(shù)值孔徑透鏡的影響。

用消球差透鏡對各種偏振光束進(jìn)行深聚焦 如何將光聚焦到一個越來越小的光斑上，是光學(xué)領(lǐng)域中一直存在的問題，特別是最近，已發(fā)展出各種旨在深聚焦光的方法。研究高數(shù)值孔徑條件下的光聚焦通常需要全矢量電磁仿真技術(shù)。

高數(shù)值孔徑物鏡廣泛用于光學(xué)光刻、顯微鏡等。因此，在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)是非常重要的。 VirtualLab非常容易支持這種鏡頭的光線和光場追跡分析。 通過光場追跡，可以清楚地展示不對稱焦斑，這源于矢量效應(yīng)。 照相機探測器和電磁場探測器為聚焦區(qū)域的研究提供了充分的靈活性，并且可以深入了解矢量效應(yīng)。

高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦分析 高數(shù)值孔徑(NA)物鏡廣泛用于光學(xué)光刻、顯微系統(tǒng)等。在對焦斑的模擬中考慮光的矢量性質(zhì)是非常重要的。

在此，我們在空間、時間與場分布上研究了該脈沖傳播通過高數(shù)值孔徑透鏡的影響。 摘要

然而，超透鏡領(lǐng)域仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如高數(shù)值孔徑超透鏡的聚焦效率偏低、消色差超透鏡的成像質(zhì)量有待提升、各項設(shè)計指標(biāo)間存在相互制約關(guān)系等，現(xiàn)有設(shè)計方法也需進(jìn)一步優(yōu)化。對此，文獻(xiàn)作者提出，未來超透鏡設(shè)計將逐步向人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的方向發(fā)展，而針對色散問題，更優(yōu)的解決方案是實現(xiàn)對色散效應(yīng)的合理利用。

摘要眾所周知，光的矢量性質(zhì)在高數(shù)值孔徑聚焦條件下不可忽視。在這個案例中，展示了由高數(shù)值孔徑非球面透鏡聚焦的線性偏振高斯光束，顯示了焦平面上非均勻的PSF。通過檢查焦平面上的電磁場分量，可以發(fā)現(xiàn)不均勻性是由相對強的Ez分量引起。 建模任務(wù) 結(jié)果 文件信息

因此，增加更多的曲面來校正像差是至關(guān)重要的，這在透鏡設(shè)計中是一個公認(rèn)的概念。目前沒有證據(jù)表明平面透鏡可以消除這一需求。為了進(jìn)一步理解，我們考慮一個光束擴展器的設(shè)計。在這種情況下，初始透鏡用于將入射平面相位轉(zhuǎn)換為聚焦或發(fā)散的球面相位。以發(fā)散情況為例。第二個透鏡用于將入射光準(zhǔn)直。因此，需要使用兩個透鏡。光束擴束的程度由透鏡間的距離 d 和它們的數(shù)值孔徑決定。