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维普资讯 第 35卷第 1O期 光 子 学 报 Vo1．35No．10 2006年 1O月 ACTA PHOTONICA SINICA October2006 电控径向滤波器的横向超分辨与轴向焦移* 王吉明，z 刘立人 云茂金。 赵 栋 刘锡民 郎海涛 (1中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800) (2南京航空航天大学理学院，南京 266017) (3青岛大学理工学院物理系，山东青岛 266071) 摘 要 提 出一种光瞳滤波器来同时实现横向超分辨和轴向焦移效应的电控制 ．该光瞳滤波器由 两偏光镜及包含有径向双折射元件的任意偏振态的电控旋光器组成 ．利用径向双折射元件对光偏 振态的空间调制作用，结合旋光器对任意偏振态光的旋光作用，与两个偏光镜结合，实现 了空间偏 振态的重新分布 ．利用庞加莱球及琼斯理论进行了分析，结果表明，借助这种 电致位相延迟来实现 的偏振态调制效应，可同时实现横 向超分辨与轴向焦移效应 ．对能够同时获得横 向超分辨与轴 向 焦移的情况进行了分析，得到了系统各组成参量及 电光调制范围． 关键词 物理光学；径向滤波器；横向超分辨；焦移 ；电光调制 中图分类号 0436 文献标识码 A 节需要延迟片的组合使用且手动调整其方位角 ． 0 引言 本文提出了电控的径向超分辨与轴 向焦移 ．在 光学超分辨和光焦移两种效应都 已被各 自独立 径向双折射滤波系统中引入 了适用于任意偏振态的 地进行了广泛深入的研究 ．光学超分辨技术主要应 电控旋光器[1，组成 电控径 向双折射滤波器，通过 用在天文学、图像处理 共焦扫描成像、光存储等技 分析电光调制下光瞳函数变化及系统偏振态演变， 术 中．应用超分辨的光瞳滤波器是 目前实现光学超 得到横向超分辨性能参量与轴 向焦点位置 的变化， 分辨主要方法[1]．超分辨光瞳滤波器主要有振幅 得出通过电控方位角光旋转器的调制可同时实现横 型光瞳滤波器和位相型光瞳滤波器 ．近年来，借助 向超分辨与轴 向焦移 ． 偏振效应来实现超分辨的方法得到关注[1 ]， 1 结构与分析 Whiting等提出借助偏振效应，利用共轴离焦的左 右旋圆偏振的高斯光相互叠加，获得 了横 向与轴向 电控径向双折射滤波器的结构如图 1．沿光传 的超分辨 ．同样 ，利用偏振干涉效应，把 由两个偏振 播方向，依次是起偏器 P、2／4波片Q 、电光元件 B、 器与一个 圆对称的径向双折射元件组成的径 向双折 径 向双折射元件 L、2／4波片 Q2和检偏器 A．其 中 射滤波器引入超分辨技术[1]，实现了系统的横 向超 起偏镜与检偏镜的透光轴方 向均沿z轴方 向，琼斯 分辨或轴 向超分辨 ．但以上研究对于超分辨性能的 动态控制较少涉及并且主要控制方法是机械或手动 调节 ．另一方面，焦移效应 (FocalShiftEffect)已在 自动聚焦、扩展焦深、离焦面图像构建及激光精密加 工等方面进行了广泛深入的研究，且主要集 中在对 光瞳掩模的研究上[7叫 ．QiwenZhan研究了偏振 方向径 向对称分布的柱状矢量光束 (Cylindrical P Q。 B Q2 VectorBeams)的焦点处光强分布特性与调节特 图1 电控径 向双折射滤波器结构 图 性_9]．R ．Chowdhury首 次 提 出偏 振 掩 模 法