本文提出了一種利用空間光調(diào)制器調(diào)制入射線偏振光的相位而產(chǎn)生微納尺度八位開關(guān)光源的方法,可通過更新加載在空間光調(diào)制器上的相位圖實現(xiàn)聚焦光斑的動態(tài)變化。每個光斑的半高全寬為λ/2,兩個相鄰的光斑中心間距為1μm,并且可調(diào)。單個光斑的位置、明暗和相位可控。該光源具有尺度小、響應(yīng)速度快的特點,可作為表面等離激元的激發(fā)光源,也可以用作并行納米線、納米波導(dǎo)的激發(fā)光源,具有作為集成光學(xué)微納光源的潛在應(yīng)用價值。 

【文章來源】：魯東大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,36(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

透鏡后表面扇形的劃分圖

四焦點位相獨立可控

圖2為編程模擬結(jié)果。8個光斑為垂直排列,偏振為水平方向。第9個光斑處于每個圖中左側(cè)位置。兩個相鄰光斑中心之間的間距為1 μm。當8個光斑作為微納尺度光源時,明暗可控。當需要某個光斑處于“開”狀態(tài)時,該光斑位置不變。當需要某個光斑處于“關(guān)”狀態(tài)時,可以將該光斑位置移到第9個或者其它不影響使用的地方。這樣無論幾個光斑(或光源)有無光信號,每個光斑或光源的光強都是相等的。這種“開”和“關(guān)”狀態(tài)可以通過不斷更新加載在空間光調(diào)制器上的相位圖,實現(xiàn)光斑明暗的動態(tài)變化。并且,增減光斑或光源的數(shù)量以及調(diào)整每個光斑中心之間的位置和距離,可以根據(jù)不同的需求,繪制不同的相位圖加載在空間光調(diào)制器上來實現(xiàn)。圖2(a)～(d)分別為物鏡后孔徑調(diào)制的相位,通過傅里葉快速變換[23]計算出對應(yīng)的焦平面的強度分布。圖2(e)～(h)為對應(yīng)模擬結(jié)果。圖2(e)～(g)中相鄰光斑中心之間間距為1 μm,而圖2(h)中光斑中心之間間距為2 μm。從仿真模擬結(jié)果可以看出,每個光斑的位置可以通過改變公式(1)中的Δxn和Δyn任意控制,光斑的明暗狀態(tài)控制可以通過將單個光斑移到第9個光斑位置來實現(xiàn)。用一束偏振方向沿著x方向的平面波入射高數(shù)值孔徑物鏡,焦場區(qū)域會產(chǎn)生3個偏振分量。Ey分量是由于沿x軸偏振光束在物鏡圓對稱后孔徑上不對稱聚焦而產(chǎn)生的,縱向偏振分量Ez是由高數(shù)值孔徑物鏡聚焦產(chǎn)生的。在z軸上,平行于y軸的直徑方向的兩端的兩個縱向分量,振幅相等而相位差為π,因此相互抵消。在z軸附近的區(qū)域,雖然這兩個縱向分量相位差為π,但是振幅不同,不能完全抵消。圖3顯示了在焦平面中心的焦點的3個分量(Ix,Iy和Iz)相對強度分布和總的強度分布(I0=Ix+Iy+Iz)�？梢钥闯�,當入射光為x軸線偏振光時,Ix分量是主要分量,占據(jù)強度的絕對優(yōu)勢。進一步的模擬表明,當光斑移動到焦平面其它位置時,上述情況同樣成立。基于這個事實,可以把一個焦點或多個焦點的x軸偏振分量的強度和偏振方向當作整個焦點的強度和偏振方向,而無需考慮y軸偏振分量和z軸偏振分量。因此,公式(1)中,附加的相位即為對應(yīng)光斑的相位。通過對處于不同位置的不同光斑附加不同的相位,就可以獲得位置可控、相位可控的多焦點光斑。圖4為4個焦點的強度分布和相位分布,其中4個焦點強度相等,見圖4(a)所示,但是每個焦點的相位是可以任意獨立調(diào)節(jié)的;圖4(b)中焦點1、2、3和4的相位分別為1.44π、1.86π、0.81π和0.44π。這種相位獨立可控、位置可控、數(shù)量可控、明暗可控的多焦點納米尺度聚焦光斑在納米線、波導(dǎo)、邏輯門以及微納結(jié)構(gòu)近場的表面等離激元激發(fā)等領(lǐng)域可以作為動態(tài)光源。


本文編號：3245950