光存储技术中超分辨近场结构研究进展

超分辨近场结构(Super-RENS)是近场光学存储中最具有潜力和应用前景的方案之一。介绍了Super-RENS从基本类型到第三代Super-RENS的发展历程,简述了掩膜材料的研究进展以及Super-RENS在不同记录系统中的应用。展望了它的发展前景。     

超分辨近场结构技术及其应用

超分辨近场结构(Super RENS)技术是在传统的超分辨光盘技术和近场光学的基础上发展起来的新技术。介绍了Super RENS技术的基本原理:利用掩膜层的非线性效应或表面等离子体增强效应,在近场区域可以记录、读出超过衍射极限的信号。综述了该技术在纳米光信息存储和光刻方面应用研究的最新进展,提出了存在的问题,展望了它的发展前景。     

超分辨近场结构中Bubble微结构的远场光学特性分析

以菲涅尔-基尔霍夫衍射理论为基础,建立了超分辨近场结构中Bubble微结构对高斯光束的衍射模型.分析了PtOx型超分辨近场结构(PtOx-Type-Super-RENS)中Bubble微结构的远场光学特性.结果表明,设计的Bubble微结构形成过程的简化模型可基本反映超分辨近场结构中掩膜结构在激光作用下的结构变化过程,说明了高斯衍射模型是研究薄膜微结构变化的一种有效方法.     

超分辨近场结构的研究进展及其应用

超分辨近场结构由于突破了传统远场光学衍射极限的限制,在纳米光储存、微纳米加工、基于局域表面等离子体增强的生物传感器方面展现出良好的应用前景,因此吸引了众多研究者的目光.文章简要介绍了超分辨近场结构的发展历程、相应的工作机理、最新研究动态及其在超高密度光存储、近场光刻中的应用状况,并对未来的工作重点做出展望.     

超分辨技术在光盘中的应用研究

超分辨技术是一种无需用减小波长或增大数值孔径的方法减小记录点尺寸而能读出超过衍射极限信号从而有效增加存储密度的一种方法.超分辨可以通过调整光学系统或者调整光盘的结构来实现.在超分辨光盘中,超分辨是基于掩膜的光学性质随入射激光强度的非线性变化而实现的.在磁光盘中第一次引入超分辨技术后,超分辨技术的应用有了很大发展,在目前是提高光盘存储密度的有效方法,在各类光盘中都有良好的应用.近场超分辨技术的出现使相变光盘的超高密度记录和读出成为可能.文章综述了超分辨光盘的发展现状和发展方向.     

孔径型超分辨近场结构光盘的掩膜热效应分析

基于高斯聚焦激光束热效应的超分辨近场结构光盘存储（孔径型Super-RENS）中，应用光学特性导纳矩阵建立的盘片光传导模型，采用有限元分析软件FEMLAB对不同激光功率和脉宽下的Sb掩膜层的孔径形成情况进行数值仿真.结果表明，当一定脉宽的激光功率超过介质的阈值时，掩膜层将有超分辨孔径形成，且孔径大小随功率的增大而增大.理论分析与孔径型Super-RENS光盘样片在不同激光功率下进行写入的实验结果相符，说明光热效应可以较好地描述孔径型Super-RENS光盘掩膜层孔径形成的过程. 关键词： 光存储 孔径型 超分辨近场结构 光热效应     

超分辨技术在光盘中的应用研究

超分辨技术是一种无需用减小波长或增大数值孔径的方法减小记录点尺寸而能读出超过衍射极限信号从而有效增加存储密度的一种方法，超分辨可以通过调整光学系统或者调整光盘的结构来实现，在超分辨光盘中，超分辨是基于掩膜的光学性质随入射激光强度的非线性变化而实现的，在磁光盘中第一次引入超分辨技术后，超分辨技术的应用有了很大发展，在目前是提高光盘存储密度的有效方法，在各类光盘中都有良好的应用，近场超分辨技术的出现使相变光盘的超高密度记录和读出成为可能，文章综述了超分辨光盘的发展现状和发展方向。     

超分辨近场结构光盘的传统以及差分读出方法研究

利用标量衍射理论和角谱方法,针对超分辨近场结构光盘存储系统建立了简单物理模型,并提出了超分辨近场结构光盘的读出信号仿真计算方法.通过对比实际测试信号与模拟信号,证明了该读出信号计算方法的可行性.此外,针对超分辨掩膜层对不同功率入射激光响应不同的特性,分别分析了单轨道和三轨道记录符在高、低功率两束激光读出下的差分信号.数...     

光束扫描超分辨数字全息

根据超分辨成像理论, 提出了一种基于光束扫描的超分辨数字全息记录与再现技术。用菲涅耳衍射理论证明了该技术可有效增大CCD探测器的等效尺寸和系统截止频率, 从而提高数字全息成像分辨率。计算机仿真验证了该方法的正确性与可行性。对光束扫描全息记录系统进行了详细描述, 对该数字全息术的再现方法进行了具体说明。对比合成孔径数字全息术, 该技术在全息记录中无需反复移动CCD探测器, 也不必反复调整参考光以避免出现欠采样。     

固体浸没透镜出射光场偏振特性研究

在固体浸没透镜近场光存储中, 光的偏振对近场光场分布具有很大的影响. 采用三维时域有限差分法, 对聚焦线偏振高斯光束通过固体浸没透镜后焦平面上各分量场分布及距离焦平面不同位置光斑图样进行了模拟. 结果表明在焦平面上及距离焦平面较近的近场区域, 出射光场在与入射光偏振垂直方向出现显著的场增强现象, 从而使光斑图样呈近似椭圆分布; 而在距焦平面较远的远场区域光斑图样趋向圆形对称分布.     

基于激光器输出模式的离轴激光雷达重叠因子计算及近场信号校正

基于几何分析,将离轴激光雷达在近距离范围内望远镜视场与发射激光分布的交叠区分为三种形状,并给出了计算离轴激光雷达重叠因子的解析计算公式.基于该公式和发射激光的高斯分布得到了本实验室Mie散射激光雷达重叠因子随高度的变化曲线.利用该曲线对成都地区在不同天气状况下的雷达回波信号进行了校正.在此基础上,利用Klett算法对校正后的回波信号进行了反演,得到了532 nm波长大气消光系数随高度的变化曲线.结果表明,基于文中校正方法得到的大气消光系数能反映实际的天气情况. 关键词： 离轴雷达 重叠因子 高斯模式     

Design and Analysis of Diffractive Axicons for Gaussian Beam Illumination

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｒｅｃｅｎｔｌｙｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅａｘｉｃｏｎｓｔｈａｔｐｒｏｄｕｃｅａｆｏｃａｌｓｅｇｍｅｎｔｗｉｔｈｎｅａｒｌｙｕｎｉｆｏｒｍｏｐｔｉｃａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｌｏｎｇｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｘｉｓｗｉｔｈｉｎａｓｐｅｃｉｆｉｅｄｒｅｇｉｏｎｂｅｈｉｎｄｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔ[1～1 2 ] .Ｔｈｉｓｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｕｎｕｓｕａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａ…     

高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析，同时，基于基尔霍夫衍射理论，在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式，在此基础上，对近轴近似条件做出了定量分析，给出了这个近似条件引入的误差，提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法，并采用有限差分-光束传播方法(FD-BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件，如阵列波导光栅(AWG)、蚀刻衍射光栅(EDG)等器件的设计和模拟中，可以大大降低工作的复杂性，同时可以得到精确的结果。     

孔径光阑限制下高斯光束的传输

对高斯光束在硬边孔径限制下的衍射进行了详细的理论研究,就不同口径的圆孔限制下高斯光束在菲涅耳衍射区和夫琅禾费衍射区的分布进行了理论分析,从而得到了孔径受限高斯光束的横向以及轴向的衍射公式,进而对高斯光束在不同衍射区域内衍射光场分布形状随孔径尺寸变化时的演化规律进行了数值计算,并对小口径光阑受限的高斯光束的衍射与平行光经同尺寸光阑的衍射进行了比较。结果表明在较小口径下,两者的分布基本一致。得到的孔径光阑限制下高斯光束的传输规律为高斯光束在自由空间光通信和光学超分辨中的应用提供了理论基础。     

Analytical structure of Hermite Gaussian beam in far field

Based on the vectorial structure of electromagnetic beam and the method of stationary phase, the analytical structure of Hermite Gaussian beam in far field is presented. The structural energy flux distributions are also investigated in the far field. The structural pictures of some Hermite Gaussian beams are depicted in the far field. As the structure of Hermite Gaussian beam is dominated by the transverse mode numbers and the initial transverse Gaussian half width, it is more complex than that of Gaussian beam. The ratios of the structural energy fluxes to the whole energy flux are independent of the transverse mode numbers and the initial transverse Gaussian half width. The present research reveals the internal vectorial structure of Hermite Gaussian beam from other viewpoint.\     

圆孔限制下有相位变化的高斯光束远场发散度的理论分析

依据夫琅和费衍射理论,通过引入高斯变换,即把夫琅和费衍射积分中的贝赛尔函数用一高斯函数来近似,详细分析并推导出圆孔限制下具有相位变化的高斯光束远场发散度的近似计算公式.与传统数值积分求光束发散度相比,它避免了繁琐数值积分,其误差不超过3％.     

圆孔受限波差高斯光束的远场近似及发散度分析

引入复高斯函数对衍射受限的圆孔进行了复高斯分解,得到了波差高斯光束远场衍射的近似解析式。在各种参量条件下,近似解析式所表示的衍射图样与严格的夫琅和费衍射积分的衍射图样完全一致,这表明用此解析式表征远场衍射是正确的。它的形式相对简单,为计算带来极大的方便。基于此,对有波差的高斯光束的远场发散度进行了深入的研究,检验了确定参量的光束随距离的改变而发散度不被改变的特性;同时,探讨了在圆孔限制下,发散度随高斯光束的束腰及波差的改变而变化的关系曲线,结果表明,这两个参量是影响发散度的主要因素。     

Fresnel diffraction of truncated Gaussian beam

We study the Fresnel diffraction of Gaussian beam truncated by one circular aperture, and give the general analytic expression of the Fresnel diffraction of truncated Gaussian beam denoted by Bessel functions. Then the characteristic of the axial diffraction fluctuation and the influence of the caliber of the circular aperture and the wave waist of Gaussian beam on the diffraction distributions are discussed, respectively. Through the numerical calculations, the characteristics of the transverse diffraction are presented and the relationship of the fluctuation of the transverse diffraction profile and the position of the axial point is shown. The physical origin of the fluctuation of Fresnel diffraction intensities of truncated Gaussian beam is expressed in terms of Fresnel half-zone theory. These phenomena and the conclusions are important for the measurement of the parameters of the beam and its applications.     

会聚高斯光束焦点附近的三维光分布状态

根据惠更斯 菲涅耳原理 ,推导出了会聚高斯光束经圆形孔径衍射后焦点附近的三维光分布状态级数表达式 ,并与经典的均匀光波理论进行了比较。讨论了会聚高斯光束焦移与光学系统及高斯光束参数的关系。给出了会聚高斯光束焦点附近的等照度线图。结果表明 ,对于大菲涅耳数系统来说 ,其光强分布具有对称性