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局域空心光束产生方法研究获新进展

2016-05-24 14:21
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  中科院光电技术研究所微电子专用装备研究室在局域空心光束产生方法上取得新进展:首次提出运用光子筛产生局域空心光束,具有方法简单,设计灵活,能够产生极小空心光斑的特点。

  局域空心光束是指具有中心暗斑且该中心暗斑在三维空间被光场完全包围的一类特殊光场,它像一个特殊的“密闭容器”,因此这种光场被称为“光泡”。由于局域空心光束具有特殊的光场分布,它在生命科学和纳米科技中有重要的应用,比如激光囚禁微观粒子,生物细胞操控,原子冷却等,因此一直是一个研究热点。传统的产生局域空心光束的方法需要位相版和透镜结合使用,若实现极小的暗斑就需要大数值孔径的透镜,而且位相版的制作也具有相当大的难度。

  为了寻找一种简单有效,灵活可控且能够产生极小中心暗斑的局域空心光束产生方法,光电所项目组提出了一种利用光子筛产生空心光束的方法。该光子筛结构是一种圆周对称结构,分为内环和外环,两者在焦点处光场相互抵消,在其他区域由于失去了这种对称性,所以两个区域光场不会相互抵消,总体来说形成局域空心光束。光子筛作为一种新型的衍射元件,具有很强的聚焦能力。该项目组提出的光子筛结构,产生的空心光束具有微米甚至亚微米尺度的中心暗斑,而且结构简单实用,易于阵列化。

光子筛结构图和工作原理图

产生的局域空心光束光场分布

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