[發明專利]一種基于空間偶極子陣的三維多焦斑陣列的產生方法有效
| 申請號： | 201811246312.5 | 申請日： | 2018-10-24 |
| 公開（公告）號： | CN109375368B | 公開（公告）日： | 2021-04-30 |
| 發明（設計）人： | 余燕忠;林雪華 | 申請（專利權）人： | 泉州師范學院 |
| 主分類號： | G02B27/00 | 分類號： | G02B27/00 |
| 代理公司： | 福州元創專利商標代理有限公司 35100 | 代理人： | 蔡學俊 |
| 地址： | 362000 福建*** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 空間 偶極子 三維 多焦斑 陣列 產生 方法 | ||
1.一種基于空間偶極子陣的三維多焦斑陣列的產生方法，其特征在于：包括以下步驟：
步驟S1：采用兩個高數值孔徑透鏡組成4π聚焦系統；
步驟S2：在步驟S1的由兩個高數值孔徑透鏡組成的4π聚焦系統的焦區放置一虛擬的空間偶極子陣；其中，所述空間偶極子陣由M×N×Q個陣元分別沿著X軸、Y軸和Z軸放置的電偶極子構成；
步驟S3：兩個所述高數值孔徑透鏡將空間偶極子陣的全部輻射場從像空間完全收集并準直到光瞳面，通過求解逆問題得到光瞳面上的電場分布；
步驟S4：將步驟S3中的光瞳面上的場分布視為入射場并逆向傳輸到焦區，在高數值孔徑透鏡的焦區附近產生具有預定特性的三維多焦斑陣列；
其中，步驟S2中，所述空間偶極子陣的元因子和陣因子分別表示為：
式中，k＝2π/λ為波數，xm、yn和zq代表第(m、n、q)個偶極子的笛卡爾坐標；是球坐標，其中θ是輻射方向與Z軸之間的夾角，是方位角；
根據方向圖乘積原理，將偶極子陣列的輻射方向圖寫為：
其中，步驟S3中，所述空間偶極子陣的全部輻射場即偶極子陣在遠區的總輻射電場分布為：
式中，C為系數，表示沿θ方向的單位矢量，表示偶極子陣列的輻射方向圖；
所述高數值孔徑透鏡滿足亥姆霍茲條件，且切趾函數P(θ)為：
由此，光瞳面上的電場分布通過下式計算得到：
式中，是光瞳面上的極坐標，表示方位角，表示X軸方向的單位矢量，表示Y軸方向的單位矢量；
其中，步驟S4中，所述在高數值孔徑透鏡的焦區附近產生具有預定特性的三維多焦斑陣列，其焦場分布利用矢量德拜積分公式求得：
式中，φ＝cos-1(x/r)。
2.根據權利要求1所述的一種基于空間偶極子陣的三維多焦斑陣列的產生方法，其特征在于：由式(2)推導得到平面偶極子陣的陣因子表示為：
其中，式(3)為XY平面上的平面偶極子陣的陣因子，式(4)為YZ平面上的平面偶極子陣的陣因子，式(5)為XZ平面上的平面偶極子陣的陣因子。
3.根據權利要求1所述的一種基于空間偶極子陣的三維多焦斑陣列的產生方法，其特征在于：由式(2)推導得到直線偶極子陣的陣因子表示為：
其中，式(6)為沿著X軸排列的直線偶極子陣的陣因子，式(7)為沿Y軸排列的直線偶極子陣的陣因子，式(8)為沿Z軸排列的直線偶極子陣的陣因子。
4.根據權利要求1所述的一種基于空間偶極子陣的三維多焦斑陣列的產生方法，其特征在于：由式(2)推導得到一組放置在三維空間任意位置的偶極子的陣因子表示為：
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