高数值孔径多台阶相幅型菲涅耳波带片的聚焦特性分析

"《多台阶相幅型菲涅耳波带片的矢量衍射》是一篇关于物理光学领域的学术文章，主要探讨了高数值孔径多台阶相幅型菲涅耳波带片（M-SHFZP）的聚焦特性。文章通过矢量Rayleigh-Sommerfeld (VRS)衍射理论进行分析，并与时域有限差分法(FDTD)的模拟结果进行了比较。" 本文重点研究了多台阶相幅型菲涅耳波带片与传统的多台阶纯相位型菲涅耳波带片（M-SPFZP）在聚焦性能上的差异。首先，当线性偏振光垂直入射到M-SHFZP时，由于薄膜的透射率随着刻蚀台阶深度的变化，导致M-SHFZP的聚焦强度相对较小，但其聚焦光斑的尺寸却与M-SPFZP相近。这意味着尽管M-SHFZP的聚焦强度受到影响，但在光学设计中，它仍能保持良好的聚焦效果。 其次，随着台阶数的增加，M-SHFZP的聚焦光强度会增强，但光斑大小保持稳定。这表明台阶数量可以作为调整聚焦性能的一个参数，增加台阶数可以在一定程度上提升光束的汇聚能力，而不影响聚焦光斑的尺寸。 对于低数值孔径的M-SHFZP，光轴上的强度表现出多焦点分布，这意味着光线在不同距离上都能形成聚焦点。然而，对于高数值孔径的M-SHFZP，高级焦点的强度显著减弱。随着台阶数的增多和数值孔径增大，这种对高级焦点的抑制作用更加明显。这暗示在高精度光学系统中，M-SHFZP能够更好地控制和优化聚焦效果，减少不必要的焦点干扰。 文章的结论是，VRS矢量衍射理论提供了一种有效的工具来理解和预测M-SHFZP的聚焦行为，其计算结果与FDTD模拟结果吻合良好，验证了理论分析的准确性。这些研究成果对于设计和优化具有复杂结构的菲涅耳波带片在光学成像、激光聚焦和光束整形等应用中具有重要的指导意义。 关键词：物理光学，聚焦，矢量Rayleigh-Sommerfeld衍射理论，多台阶相幅型菲涅耳波带片，高数值孔径 中图分类号：O436.1 文献标识码：A doi:10.3788/LOP51.060501