利用波前相位调控焦深、焦移及实现光学超分辨的研究

在许多聚焦光学系统中，焦点区域的光学性质起着非常重要的作用，但目前针对大数值孔径聚焦系统，波前相位对焦点区域光学性质的定量调控规律并不十分清楚。本项目拟采用理论计算和模拟、实验测试与分析等方法深入探索大数值孔径系统中波前相位对焦点区域三维光强分布、焦斑大小、焦深、焦移及强度梯度的定量调控规律，重点对波前相位连续变化引起的焦点区域光学性质变化开展深入研究。探索利用波前相位动态调控聚焦系统焦点区域的光强分布和强度梯度来实现可控光镊的原理和方法，以增强操控微观粒子的灵活性；建立由波前相位调控焦点位置随干涉位置移动的光学相干层析成像系统，以克服现有相干层析成像系统横向分辨率随扫描深度降低的缺点。本项目的开展有助于进一步完善和补充波前相位调控焦点区域光学性质的理论，为研究开发新型可控光镊、高分辨率相干层析成像以及高密度光存储系统提供科学依据。

在青年基金(No.10904080)的资助下，课题组一直从事特殊光场的产生及调控方面的研究，对利用波前相位调控聚焦光学系统中的焦深、焦移及实现光学超分辨等方面开展了深入地研究，并且进一步开展了利用光子晶体的负折射效应提高光学系统分辨率的途径，在以下几个方面取得了可喜的研究成果：.1.设计了可实现光学系统的轴向焦移、横向超分辨及扩展焦深的可调谐光瞳滤波器。.2. 采用矢量衍射理论设计了适用于共焦显微等大数值孔径系统的三区二元相位型超分辨光瞳滤波器和电控超分辨光瞳滤波器。.3. 用矢量衍射理论研究了双曲余弦高斯光束、螺旋偏振空心高斯光束以及拉盖尔高斯径向偏振光经高数值孔径系统聚焦后焦点区域的光强分布特性。.4． 以全矢量耦合波理论为基础，建立金属介质膜光栅的衍射机理模型，据此设计可以实现径向偏振光输入光场模式实时调控和独立调控的亚波长金属介质膜光栅及螺旋相位板。.5. 利用光子晶体实现微纳尺度上光调控的物理原理和工作机制,重点讨论了光子晶体的慢光效应及光子晶体的负折射效应，并借助于光子晶体的负折射效应实现亚波长光学成像。.近年来在国际刊物Optics Communication, Journal of Applied Physics, J. Europ. Opt. Soc. Rap. Public, Optics Express, Journal of the Optical Society of America A, Applied Optics, Journal of Optics，以及国内《物理学报》、《光学学报》等核心期刊发表论文30余篇,参加国内学术会议2次，国际学术会议2次，并分别作口头报告和张贴报告，已培养研究生6名。