轴向双焦点：二元相位波带片的紧聚焦效应

"紧聚焦条件下的轴向双焦点波带片是基于矢量衍射理论的一种光学元件设计，该设计能够使入射光在紧聚焦区域内形成轴向双焦点。通过调整波带片的环半径参数，可以实现不同轴向距离的双焦点，从而调制高数值孔径物镜产生轴向可调的双焦点效果。特别地，这种二元相位波带片对于径向偏振的贝塞尔-高斯光束尤为有效，可以产生独特的空间强度分布，如‘光泡’和‘光针’等特殊聚焦模式，这对于微粒子的动态操控和捕获具有潜在应用价值。" 文章深入探讨了在紧聚焦条件下，如何利用衍射理论来设计二元相位波带片，以实现轴对称的双焦点效果。二元相位波带片是一种特殊的光学元件，其功能在于改变光束的相位分布，进而影响光束的聚焦特性。在这种情况下，波带片的设计基于一个解析解形式的环半径公式，这个公式直接关联了两个轴向焦点的距离和波带片的环半径。这意味着通过精确控制波带片的结构，可以创建一系列具有不同轴向距离的双焦点。 紧聚焦条件是指光线在通过透镜后在非常小的区域内聚焦，形成高密度能量的光斑。在这种条件下，光束的波动性和矢量性质尤为重要，因为它们会影响聚焦的精度和特性。文章中提到的径向偏振贝塞尔-高斯光束是一种特殊的光束类型，它具有稳定的圆偏振性和螺旋相位结构，适合于这种复杂的光学操作。 数值模拟结果显示，使用不同轴向偏移距离的二元相位波带片可以有效地调控紧聚焦场的空间强度分布，从而产生可调的轴向双焦点。这种技术不仅能够实现焦点位置的精确控制，还能生成非传统的聚焦模式，例如“光泡”和“光针”，这些特殊模式在微纳米尺度的操作中具有极大的潜力，比如用于微粒的捕获、操纵或精密加工。 关键词涉及的“衍射”是指光通过障碍物或缝隙时发生的光波传播现象，“二元相位”指的是波带片上不同的相位区域，而“紧聚焦”则强调了聚焦光束的高能量密度和小聚焦体积。此外，“径向偏振光”是指光的偏振方向沿径向的特殊光束类型，它在本文的研究中起到了关键作用。 这项研究为光学领域的微纳操纵提供了新的工具，通过定制的二元相位波带片，科学家可以更精细地控制光束的聚焦特性，这将有助于推动微纳光学技术的发展，尤其是在生物医学、精密测量和微粒子操控等领域。