径向偏振共焦系统中横向超分辨方法研究

发布时间：2024-02-21 01:17

　　共焦显微技术是一种用于微米和纳米尺度三维形貌测量的光学显微技术,具有独特的轴向层析能力,以其高精度,非接触,不损伤测量表面等优点,被广泛应用于微光学,微电子,生物工程等领域。随着科学技术的发展,三维微结构的测量尺寸逐渐从亚微米级过渡到纳米级尺度,迫切要求共焦系统横向分辨力的提高。本课题主要研究目的是解决共焦系统横向超分辨受限的问题,通过将径向偏振光照明用于共焦系统,利用径向偏振光的紧聚焦特性来提高共焦系统横向分辨力。在矢量衍射理论的基础上建立径向偏振共焦系统的理论模型,从理论上分析径向偏振共焦系统的成像特性。并且通过对光束进行偏振调制和光瞳滤波调制,来实现径向偏振共焦系统的横向超分辨。本文的具体研究内容如下:首先,根据Richards-Wolf矢量衍射理论对径向偏振光衍射光场公式进行推导。通过仿真分析透镜的数值孔径,入射光束的振幅分布对衍射场的影响。同时对比径向偏振光和线偏振聚焦光场,分析径向偏振光的紧聚焦特性。其次,在矢量衍射理论的基础上建立径向偏振共焦系统的理论模型。通过矩阵运算来推导被测样本为点散射物时,径向偏振光在共焦系统中的衍射过程。对理论模型进行仿真,分析径向偏振共焦系统的...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-5径向偏振光聚焦的实验装置图

11015.8%，焦平面光场分布对比如图1-6所示。同年，E.Y.S.Yew和C.J.R.Sheppard[比研究了径向偏振光束的入射光瞳函数分别为均匀平面波，高斯光束及贝塞斯光束时的聚焦光斑，得出了当光瞳横截面振幅分布为均匀平面波时轴向分占比重更大，焦斑半高....

图1-6高阶拉盖尔—高斯光束的焦平面光强曲线对比图

图1-5径向偏振光聚焦的实验装置图[27]

图1-8不同会聚角的径向偏振光和线偏振光衍射场半高宽对比

角大于70时，径向偏振光的光斑直径将小于而径向偏振光的焦斑直径始终大于线偏振光入环形光瞳后，线偏振焦斑沿偏振方向的直寸可以进一步减小[55]。如图1-8所示为光线焦斑半高宽的影响。

图1-9线偏振光共焦系统在矢量理论和标量理论下的横向特性曲线对比

T.Wolson[34]根据矢量衍射理论推导统的数学表达式。1998年两人[35-37根据矢量理论来分析线偏振光在共统以及偏振光显微镜系统。图1-9为的横向特性曲线对比。

本文编号：3904816