一種高數值孔徑物鏡下產生去偏振的最小臨界入射角度的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于納米光學成像技術領域，涉及到高數值孔徑物鏡的去偏振問題，特別 涉及到一種高數值孔徑物鏡下單納米粒子的高靈敏度光學識別與成像系統中產生去偏振 的最小臨界入射角度確定的方法。
【背景技術】
[0002] 高數值孔徑物鏡目前已經廣泛應用于科學研宄及工業應用，如醫學，生物學及納 米光學等領域。用光學方法進行納米粒子檢測，根據瑞利散射理論，粒子散射強度與粒子直 徑成正比，當用光照射粒子時，只有極少部分的入射光可與納米粒子相互作用，因此利用光 學方法檢測納米粒子是一個很大的挑戰。但在高數值孔徑物鏡條件下會聚光會產生去偏振 效應，其產生的光場分量可使光高效會聚到納米粒子并與之進行相互作用，因此確定去偏 振效應的轉換效率是高靈敏度光學識別單納米粒子的重要實驗條件。另外，當用高數值孔 徑物鏡進行聚焦時，標量衍射理論已經無法精確描述聚焦光場，需要用到矢量衍射理論，其 中比較常用的是德拜矢量積分。根據德拜矢量積分公式，去偏振效應的轉換率與入射光的 入射角度具有緊密聯系，隨著入射角度增加而增大，故確定入射光的最小臨界入射角度對 提高超靈敏度探測納米粒子的成像效率具有重要意義。
【發明內容】
[0003] 針對上述【背景技術】中提到的高數值孔徑物鏡下納米成像問題，本發明利用高數值 孔徑物鏡下的去偏振效應，提出了一種高數值孔徑物鏡下產生去偏振的最小臨界入射角度 的確定方法。
[0004] 本發明利用高數值孔徑物鏡下的去偏振效應，根據德拜矢量積分公式獲取去偏 振效應的轉換率，采用的技術方案包括以下步驟：
[0005] 步驟1 :根據數值孔徑的定義公式：NA = n Sina，獲取孔徑半角的值；
[0006] 其中，α是孔徑半角；NA是高數值孔徑物鏡數值孔徑的值，ΝΑ>1 ;η是高數值孔徑 物鏡工作介質的折射率；
[0007] 步驟2 :根據德拜矢量積分公式，計算在焦點區域任一點處P(x，y)的電場分布。X 線偏振光入射時，電場分布公式為：
[0008]
【主權項】
1. 一種高數值孔徑物鏡下產生去偏振的最小臨界入射角度的確定方法，其特征在于以 下步驟： 步驟1 :根據數值孔徑的定義公式：NA=nsina，獲取孔徑半角的值； 其中，〇是孔徑半角；NA是高數值孔徑物鏡數值孔徑的值，NA> 1 ;n是高數值孔徑物 鏡工作介質的折射率； 步驟2 :根據德拜矢量積分公式，計算在焦點區域任一點處P(x，y)的電場分布。x線偏 振光入射時，電場分布公式為：
y線偏振光入射時，電場分布公式為：
其中0是線偏振光入射角，口是偏振光方位角，A為常數值，令0_等于步驟1中孔 徑半角a的值，然后獲取光場各個分量的峰值強度比率得到孔徑半角范圍內的去偏振轉 換率； 步驟3 :將步驟2中線偏振光入射角的范圍區間[0, 0 _]分成n等分區間，即
其中1 <i<n，按照步驟2依次獲取每個區間下光場各個分量的峰值強度比率，獲取 每個區間下的去偏振轉換率； 步驟4 :將步驟3獲取的每個區間的去偏振轉換率與步驟2中獲取的去偏振轉換率進 行比較，如果前者大于后者，則該區間上限值即為高數值孔徑物鏡下產生去偏振的最小臨 界入射角度。
【專利摘要】本發明公開了納米光學成像技術領域中一種高數值孔徑物鏡下產生去偏振的最小臨界入射角度的確定方法。本發明利用高數值孔徑物鏡下的去偏振效應，采用德拜矢量積分公式得到聚焦平面矢量光場分布，獲取各個分量峰值強度比率得到孔徑半角范圍內的去偏振轉換率，然后再將孔徑半角分成n等分區間，依次采用德拜矢量積分公式獲取每個區間下光場分量的去偏振轉換率，則大于孔徑半角范圍內的去偏振轉換率的區間上限值即為一種高數值孔徑物鏡下產生去偏振的最小臨界入射角度。本發明可應用于單納米粒子的高靈敏度光學識別與成像系統，從而獲取高數值孔徑下單納米粒子振幅和相位分布。
【IPC分類】G02B27-28
【公開號】CN104777623
【申請號】CN201510119540
【發明人】洪昕, 劉歡
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月18日