高数值孔径下高斯光束超分辨技术.pdf

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1、第42卷第4期光子学报Vo1．42No．42013年4月ACTAPHOTONICASINICAApri12O13doi：10．3788／gzxb201342O4．0441高数值孑乙径下高斯光束超分辨技术王伟(安徽工业大学数理学院，安徽马鞍山243032)摘要：利用矢量衍射理论，研究了高数值孔径下高斯光束的超分辨特性，对可以实现超分辨的二环和三环相位结构进行了优化求解，分析了环带半径和相位变化对超分辨性能的影响规律，给出了优化方法和优化结果．研究结果表明：当和平面波照明具有相同的旁瓣比时，使用高斯光束照明仍然可以实现光学超分辨；采用二环相位结构时，内环半径的控制比较关键，相位

2、的微小改变对超分辨性能的影响不大，二环相位结构具有加工容差大的优点；三环相位结构在相同旁瓣比的情况下能够达到较大的压缩比和较小的主瓣峰值强度，三环结构的半径和相位的改变对超分辨性能的影响较大，其加工容差要小于二环相位结构；无论二环或三环相位结构，若提高压缩比，必然会引起主瓣峰值强度降低和旁瓣比增大．该研究为高数值孔径下，高斯光束照明时，超分辨光瞳滤波器的优化设计提供了一种新方法．关键词：超分辨；高斯光束；高数值孔径；相位光瞳滤波器中图分类号：0436文献标识码：A文章编号：1004—4213(2013)04—0441—6Superres0luti0nTechnologyof

3、GaussianBeamunderHighNumericalApertureWANGWei(SchoolofMathematicsandPhysics，AnhuiUniversityofTechnology，Maanshan，Anhui243032，China)Abstract：Usingvectordiffractiontheory，thesuperresolutionpropertiesofGaussianbeamarestudiedunderhighnumericalaperture．Thetwoandthreeringsphasestructures，whichca

4、nrealizesuperresolution，aresolvedandoptimized．Thevarirtyregularitiesofsuperresolutionproperitiesareanalyzedwiththechangingofradiusandphase．Themethodsandsolutionsofoptimizationarealsogiven．Theresultsshowthatsuperresolutioncanbegetwiththesamesidelobeatilluminationofplanewave，whenusingtheGaus

5、sionbeamillumination．Theinnerradiusiscrucialwhenusingtworingphasestructureandthepropertyofsuperresolutionhaslittlechangewithtinyphasechanging．Tworingphasestructureshavetheadvantagesofmachiningtolerances．Threeringphasestructurescangetlargercompressionradioandsmallpeakintensityofthemainlobew

6、iththesamesidelobe．ThechangingofradiusandphasehasimportantinfluenceontheperformanceofsuDerreso1ution．ThemachiningtoleranceiSsmallerthanthatoftworingphasestructure．Forbothtwoandthreeringphasestructure，theincreaseofcompressionradiowillinevitablycausethedecreaseofmainlobepeakintensityandthein

7、creasingofthesideloberadio．ThisresearchprovidesanewmethodforthedesignofsuperresolutionpupilfilterwithGaussianbeamilluminationunderhighnumericalaperture．Keywords：Superresolution；Gaussianbeam；Highnumericalaperture；Phasepupil基金项目：国家自然科学基金(Nos．11204004，11204005，51