FDTD方法对固体浸没透镜的光场分析.pdfVIP

第33 卷第7 期 光 子 学 报 Vol. 33 No. 7 2004 年7 月 ACTA PHOTONICA SINICA July 2004 FDTD 方法对固体浸没透镜的光场分析 l，2 2 2 2 3 l，2 ，3 张东玲 白永林 冯晓强 贺锋涛 赵 勃 侯 洵 （l 河南大学物理与信息光电子学院，河南开封47500l） （2 中国科学院西安光学精密机械研究所，瞬态光学技术国家重点实验室，西安7 l0068 ） （3 西安交通大学电子科学与技术系，西安7 l0049 ） 摘 要 采用二维时域有限差分（2D-FDTD ）方法研究了高斯光束通过固体浸没透镜（SIL ）的光场 分布特性. 模拟结果表明，SIL 的折射率越大，底面出射的光斑越小，但随离底面距离的增大光束 很快展宽；当只有入射角大于全反射临界角、具有高空间频率的部分高斯光束聚焦到SIL 底面金属 膜中心的微孔时，针对不同直径的微孔，模拟了出射光场的分布，发现微孔直径在某一特定值时，出 射光斑半径在距SIL 底面近半个波长范围内无明显改变，该结果为增大SIL 和存储介质间距的方 案提供了理论依据. 关键词 时域有限差分法；固体浸没透镜；近场光场；隐失场 中图分类号 O438 文献标识码 A 的有效数值孔径，从而缩小读写光斑的大小，提高存 0 引言 储密度. 由于SIL 系统光学头的有效数值孔径很 在信息化社会的今天，人们对信息量的需求与 大，采用标量光学方法对 SIL 进行光场理论分析显 日俱增，信息存储成为信息技术的关键环节之一，而 得不够准确，需采用矢量的光学分析或数值解法. 传统的光存储技术已经不能满足人类对信息的海量 时域有限差分法（FDTD ）是求解电磁场问题的一种 需求，人们必须寻求其它的高密度光存储技术. 其 数值方法，该方法直接从Maxwell 方程导出，适用于 中，近场光存储以其能够突破瑞利衍射极限获得超 分析光通过SIL 的光场分布. 高密度光数据存储这一独特优势，逐渐成为高密度 1 SIL 二维模型的建立和2D-FDTD 光存储技术的一个主要发展方向. 目前，研究人员 已经提出了多种近场存储方案，如探针型近场 由于半球形SIL 和通过光学头后的聚焦高斯光 （ ［l］ NSOM ）存储、固体浸没透镜近场（SIL ）存储 、超 束的波振面都呈旋转对称分布，因此只需计算 SIL 分辨近场结构（Super-RENS ）存储等. SIL 作为提高 一个轴截面上的场强分布. 在不考虑从光盘表面反 光存储密度的一种有效途径，近年来越来越受到人 射回的光对透镜底面出射光场的影响的情况下，可 们的关注. SIL 存储系统是将由高折射率材料制成 将半球形的SIL 简化为如图l（a ）所示的二维模型、 的SIL 插入到光学头的聚焦物镜下方来提高光学头 略去和入射的偏振分量场及纵向场分量相垂直的电 图l 计算模型