1、反射鏡的無色差聚焦和能夠獲得NA接近1的特性使其在共焦顯微技術(shù)、光刻技術(shù)、光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)、納米粒子捕獲技術(shù)等領(lǐng)域獲得越來越多的應(yīng)用。由于低階的二次非球面反射鏡具有加工難度低、聚焦特性獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn),因此成為科研人員的研究熱點(diǎn)。大數(shù)值孔徑光學(xué)系統(tǒng)的聚焦場(chǎng)三維分布與入射光的偏振態(tài)有關(guān),因此必須采用矢量衍射理論進(jìn)行分析。
　　本文首先開展了橢球反射鏡的聚焦特性矢量研究?；诘掳?沃爾夫積分,給出了線偏振入射時(shí)橢球反射鏡的聚焦場(chǎng)三維表達(dá)式,實(shí)現(xiàn)

2、了對(duì)橢球反射鏡的聚焦特性矢量理論分析。在已建立的橢球反射鏡的聚焦模型基礎(chǔ)上，給出了徑向偏振光入射時(shí)橢球反射鏡的聚焦場(chǎng)三維分布,并且探討了電偶極子在橢球反射鏡中的成像特性。針對(duì)拋物面反射鏡的聚焦問題,在斯特爾頓-朱積分的基礎(chǔ)上，通過求解拋物面反射鏡上的電磁場(chǎng)邊界值問題,給出了孔徑角過π/2的拋物面反射鏡的聚焦場(chǎng)三維表達(dá)式。特別針對(duì)求解過程中所做的關(guān)于拋物面反射鏡上的二次反射場(chǎng)假設(shè),給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要內(nèi)容包括：⑴推導(dǎo)出了橢球反射鏡的切趾因

3、子,在德拜-沃爾夫積分基礎(chǔ)上建立了橢球面反射系統(tǒng)的聚焦場(chǎng)矢量分析理論。分析表明,NA=0.95條件下,x方向線偏振光入射時(shí),橢球反射鏡的y軸主瓣寬度比透鏡的壓縮12.07％。徑向偏振光入射時(shí),橢球反射鏡的可以獲得橫向電場(chǎng)幾乎為零的聚焦場(chǎng)。為橢球反射鏡在高分辨率共焦顯微鏡和近場(chǎng)光學(xué)中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。⑵建立了電偶極子在橢球反射鏡和雙消球差透鏡系統(tǒng)的聚焦成像理論。仿真分析表明,當(dāng)電偶極子放置在焦點(diǎn),且電偶極子振動(dòng)方向平行于系統(tǒng)軸時(shí),其聚

4、焦光斑呈面包圈狀。然而,振動(dòng)方向垂直于系統(tǒng)軸時(shí),電偶極子的聚焦像場(chǎng)為實(shí)心光斑。當(dāng)電偶極子橫向離焦放置時(shí),仿真結(jié)果表明,反射系統(tǒng)的離軸像差(如彗差)比較敏感。單分子在橢球反射鏡中的成像特性為確定單分子的空間振動(dòng)方向提供了一種有效手段。⑶在斯特爾頓-朱積分的基礎(chǔ)上，通過求解拋物面反射鏡上的電磁場(chǎng)邊界值條件問題,給出了孔徑角過π/2的拋物面反射鏡的聚焦場(chǎng)三維表達(dá)式。仿真分析表明,線偏振光入射時(shí),一次反射場(chǎng)面積分的貢獻(xiàn)占主要部分,而端面輪廓線積