【技术实现步骤摘要】
本公开涉及光学系统，具体地，本公开涉及一种使圆偏振光超分辨聚焦的器件和包含其的光学系统。
技术介绍
1、在光学系统中，光束传播受到孔径的限制而发生衍射，其聚焦光斑尺寸(分辨率)取决于瑞利衍射极限公式d＝0.61λ/(nsinα)，λ是入射波长，n是聚焦空间介质的折射率，α是透镜系统的孔径角，nsinα是光学系统的数值孔径(na)。可见，获得小聚焦光斑(或者提高分辨力)的方法有：1、减小工作波长；2、增加系统的数值孔径。在光刻领域，光刻机的工作波长从365nm减小到193nm，asml公司在其研发的光刻设备nxe:3300b中采用13.5nm光源。显微成像领域通过增加数值孔径来提高分辨率，如奥林巴斯干式高倍物镜的数值孔径高达0.95。
2、然而上述方法的问题在于：1、短波长光源的研发难度大、成本高，增加了系统升级的难度，2、不能无限增加光学系统的数值孔径。商业实践表明，油浸物镜的数值孔径难以突破1.5；最新的固体浸没透镜的数值孔径提高到2.0，但必须在物镜和样品间放置固体介质，极大地限制了固体浸没透镜的实际应用。
3、由此可见，在系统数值孔径和工作波长确定的前提下，突破衍射极限实现超分辨聚焦是光学显微镜、生物成像、光学直写和光学精密形貌测量等领域的重要科学问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中如何在系统数值孔径和工作波长确定的前提下，突破衍射极限实现超分辨聚焦的问题，一方面，本公开实施例提供了一种使圆偏振光超分辨聚焦的器件，其包括：
2、沿光
3、其中，准直超透镜用于对入射的圆偏振光进行准直；
4、超表面复合偏振器具有多个环形区域，基于各环形区域中的纳米结构的相位分布，能够对准直后的圆偏振光进行调制，以出射柱矢量偏振光束；
5、聚焦超透镜用于会聚柱矢量偏振光束至焦点处，以形成超分辨聚焦光斑。
6、优选地，多个环形区域能够将准直后的圆偏振光调制为具有多种偏振态轴对称偏振光。
7、优选地，多个环形区域中包括多个径向偏振区域，径向偏振区域能够将准直后的圆偏振光调制为径向偏振光。
8、优选地，相邻的径向偏振区域的相位差为90°。
9、优选地，还包括多个角向偏振区域，角向偏振区域能够将准直后的圆偏振光调制为角向偏振光。
10、优选地，角向偏振区域设置于两个相邻的径向偏振区域之间。
11、优选地，多个环形区域通过多个同心圆划分，所述多个同心圆的半径与相应同心圆处的光束会聚角相关。
12、优选地，超表面复合偏振器中的纳米结构包括十字型纳米结构，十字型纳米结构的两臂长度不同，并与x轴具有夹角；
13、其中，x轴为位于超表面复合偏振器的表面、经过超表面复合偏振器的轴线且水平设置的坐标轴。
14、另一方面，本公开实施例提供了一种超分辨光学系统，包括如前述方案任一项所述的器件和光源，光源能够提供圆偏振光；
15、其中，准直超透镜的焦距为光源至准直超透镜的距离。
16、优选地，光源能够提供基于手性发光材料产生的圆偏振光；圆偏振光包括不对称的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
17、本公开的有益效果为：
18、基于复合超表面出射复合轴对称偏振光，实现了光学超分辨，从根本上解决了光斑由于瑞利衍射极限对光斑尺寸的制约，并且复合超表面在制备复合轴对称偏振光上提高了光束的自由度，提高了对轴对称偏振光制备的精确度(到达纳米级别)，可以产生更复杂的光场分布；
19、准直超透镜和聚焦超透镜都是利用了超透镜的传播相位的特性，使得准直超透镜和聚焦超透镜均具有一定的光焦度，且两者还具有成本更低，占用空间更小且可自由调控的特点；
20、通过采用超透镜或超透镜的组合，使得系统的整体结构更加简单、重量更轻、体积更小巧且成像速度更快。
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1.一种使圆偏振光超分辨聚焦的器件，其特征在于，包括：沿光路依次设置的准直超透镜(1)、超表面复合偏振器(2)以及聚焦超透镜(3)；
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述多个环形区域能够将所述准直后的圆偏振光调制为具有多种偏振态轴对称偏振光。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述多个环形区域中包括多个径向偏振区域，所述径向偏振区域能够将所述准直后的圆偏振光调制为径向偏振光。
4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，相邻的所述径向偏振区域的相位差为90°。
5.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，还包括多个角向偏振区域，所述角向偏振区域能够将所述准直后的圆偏振光调制为角向偏振光。
6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述角向偏振区域设置于两个相邻的所述径向偏振区域之间。
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述多个环形区域通过多个同心圆划分，所述多个同心圆的半径与相应同心圆处的光束会聚角相关。
8.根据权利要求1至7任一项所述的器件，其特征在于，所述超表面复合偏振
9.一种超分辨光学系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的器件和光源，所述光源能够提供圆偏振光；
10.根据权利要求9所述的超分辨光学系统，其特征在于，所述光源能够提供基于手性发光材料产生的所述圆偏振光；所述圆偏振光包括不对称的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
...【技术特征摘要】
1.一种使圆偏振光超分辨聚焦的器件，其特征在于，包括：沿光路依次设置的准直超透镜(1)、超表面复合偏振器(2)以及聚焦超透镜(3)；
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述多个环形区域能够将所述准直后的圆偏振光调制为具有多种偏振态轴对称偏振光。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述多个环形区域中包括多个径向偏振区域，所述径向偏振区域能够将所述准直后的圆偏振光调制为径向偏振光。
4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，相邻的所述径向偏振区域的相位差为90°。
5.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，还包括多个角向偏振区域，所述角向偏振区域能够将所述准直后的圆偏振光调制为角向偏振光。
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵梓良，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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