【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及磁化斑陣列定制，尤其涉及一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法。
技術(shù)介紹
1、矢量光場不同于標量光場，其在同一波陣面上的偏振分布與空間位置有關(guān)。通過優(yōu)化設(shè)計聚焦系統(tǒng)入瞳面矢量光場的振幅、相位及偏振態(tài)分布，能在緊聚焦后形成諸如光針、光泡、光管、光鏈等新穎的光焦場。這些新穎的光焦場在相關(guān)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力，特別是橫向圓偏振分布的光場能誘導出與傳播方向相同或相反的光致磁化場。由于高分辨率的磁化場在磁光存儲技術(shù)方面具有廣泛應(yīng)用潛力，而磁光存儲技術(shù)是應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代龐大數(shù)據(jù)傳輸、處理及存儲需求的重要方案之一，因此光致磁化場受到眾多研究學生的關(guān)注。
2、2013年，min?gu研究團隊通過緊聚焦角向偏振渦旋光束，并將光焦場作用于各向同性磁光材料，成功在焦點區(qū)域構(gòu)建出尺寸為0.508λ的亞波長衍射純縱向磁化場，并通過調(diào)整渦旋光的相位方向，實現(xiàn)了磁化場的高效翻轉(zhuǎn)。2014年，該科研團隊在緊聚焦系統(tǒng)中引入π相位差的雙環(huán)形渦旋二元濾波器，對角向偏振光波前進行調(diào)制，從而誘導產(chǎn)生了橫向分辨率為0.38λ、長度達7.48λ的超長純縱向磁針。2017年，bao-hua?jia課題組報道采用4π光學聚集裝置聚焦兩個經(jīng)調(diào)制的矢量光束，實現(xiàn)三維超分辨率純縱向磁化斑陣列。同年，cheng-wei?qiu課題組提出在4π顯微系統(tǒng)聚焦六束相干圓偏振光，實現(xiàn)了三維超分辨的純縱向磁化光斑。
3、以上公開報道的光致磁化場或磁化斑陣列大部分只沿著縱向方向，方向單一，無法實現(xiàn)三維高密度超分辨磁光記錄與存儲，且一般需要經(jīng)歷復雜優(yōu)化設(shè)計以得
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本專利技術(shù)提供了一種基于任意朝向磁流線源天線的輻射場疊加一階螺旋位相因子來構(gòu)建同一光焦斑任意朝向直線陣列，并在磁性材料中誘導出同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，所述方法包括：
3、由兩個具有共焦區(qū)的物鏡建立緊聚焦系統(tǒng)；
4、在所述緊聚焦系統(tǒng)的共焦區(qū)放置磁流線源天線；其中，磁流線源天線的載波磁流在其長度范圍內(nèi)相位分布均勻同相，幅度分布為周期n的余弦平方漸削分布；
5、計算磁流線源天線的輻射場，并在此基礎(chǔ)上疊加相同空間朝向的螺旋位相因子后輻射場往緊聚焦系統(tǒng)外側(cè)輻射，經(jīng)兩個相同的高數(shù)值孔徑物鏡準直后往緊聚焦系統(tǒng)外側(cè)傳播，并根據(jù)透鏡對輻射光線的彎折效應(yīng)以求得物鏡入瞳面處的輻射場；
6、通過時間反演技術(shù)逆轉(zhuǎn)此時物鏡入瞳面處的輻射場，反向傳播，并向兩物鏡共焦區(qū)原點處聚焦，以在共焦區(qū)形成相對磁流線源天線空間朝向而言純橫向圓偏振光焦斑沿規(guī)定空間朝向排列的直線陣列光焦場；其中，緊聚焦系統(tǒng)兩側(cè)入瞳面的入射場相位相差180度；
7、基于逆法拉第效應(yīng)，在兩物鏡共焦區(qū)放置磁光材料，純橫向圓偏振光焦斑沿規(guī)定空間朝向排列的直線陣列光焦場能在其中誘導出超衍射極限磁化斑沿規(guī)定空間朝向排列的直線陣列光致磁化場。
8、進一步的，所述緊聚焦系統(tǒng)用于匯聚兩側(cè)入瞳面的入射場，以在共焦區(qū)形成期望的高度局域光焦場并誘導出目標光致磁化場，該緊聚焦系統(tǒng)由兩個相同的高數(shù)值孔徑物鏡共焦、光軸共線放置構(gòu)成；
9、在所述緊聚焦系統(tǒng)中建立參考直角坐標系；其中，以兩物鏡的共焦點o作為直角坐標系的原點，以共線光軸右側(cè)所在方向為z軸正方向，且z軸垂直于緊聚焦系統(tǒng)的焦平面xoy平面；其中x軸方向豎直向上，y軸與xoz平面垂直。
10、進一步的，所述磁流線源天線的幾何長度為，中心點位于所述直角坐標系的原點o；
11、所述磁流線源天線的空間朝向為，其中和分別為線源天線朝向的極角和方位角；
12、所述磁流線源天線的磁流的數(shù)學表達式如式（1）：
13、??????????????????????????（1）
14、其中，為磁流振幅，為磁流線源的位置變量。
15、進一步的，所述磁流線源天線輻射場的計算過程具體包括如下：首先計算該線源處，長度為磁流基元的輻射場，再利用平行射線方法對其沿線源幾何長度進行積分累加，得到其輻射遠場：
16、?（2）
17、其中：??（3）
18、?（4）
19、?（5）
20、 ?（6）
21、?（7）
22、（8）
23、其中，式中為與輻射方向圖無關(guān)的系數(shù)，為虛數(shù)單位，為角頻率，為自由空間介電常數(shù)，為波阻抗，為波數(shù)，和為輻射場球坐標的單位矢量，和分別為磁流基元在和方向的方向性因子，為幅度為周期n余弦平方漸削分布磁流線源作為連續(xù)性線源的陣因子。
24、進一步的，沿空間方向的螺旋位相因子的計算過程如下：
25、1）以xyz全局坐標系為旋轉(zhuǎn)整體，全局坐標的原點o為旋轉(zhuǎn)點，z軸沿著磁偶極子振蕩方向與oz所在平面一步旋轉(zhuǎn)至方向，形成旋轉(zhuǎn)后的軸；2)全局坐標系的x軸和y軸同步旋轉(zhuǎn)至和軸，、和為旋轉(zhuǎn)后局部坐標系的三個主軸；3)推導得空間方向的螺旋位相因子為：
26、（9）
27、其中，為拓撲荷數(shù)，為旋轉(zhuǎn)后局部坐標系中平面的方位角；為誘導出目標磁化場，式（9）拓撲荷數(shù)須取值為±1；
28、為獲得誘導目標磁化場所需要的入射場，將計算所得的位于坐標原點且空間朝向的磁流線源天線的輻射場疊加式（9）所示相同空間朝向的螺旋位相因子，得到疊加后輻射場表達式如式（10）所示。
29、（10）
30、進一步的，所述物鏡入瞳面處的輻射場表達式如式（11）所示：
31、（11）
32、其中，為入瞳面的極坐標，為入瞳面觀測點與入瞳中心的距離，為入瞳面觀測點的方位角，入瞳的分量由輻射場的分量彎折而來；由于透鏡對輻射光線的彎折，選擇滿足正弦條件物鏡構(gòu)成聚焦系統(tǒng)，其切趾函數(shù)為。
33、進一步的，所述共焦區(qū)光焦場分布能由deby矢量衍射積分理論進行計算并量化評估，計算公式為：
34、（12）
35、其中，為入瞳場經(jīng)物鏡彎折后的球面波前，其表達式如式（13）所示：
36、?（13）
37、其中、和分別為直角坐標系沿三個主軸的單位矢量；另為光焦場的柱坐標；所構(gòu)建的光焦場為純橫向圓偏振近衍射極限光焦場沿空間朝向排列的直線陣列光焦場，其數(shù)量、位置和間距由參數(shù)n、l0調(diào)控；純橫向是相對磁流線源天線空間朝向而言。
38、進一步的，基于逆法拉第效應(yīng)，由高度局域純橫向圓偏振近衍射極限光焦本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：所述磁流線源天線的幾何長度為，中心點位于所述直角坐標系的原點O；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：所述磁流線源天線輻射場的計算過程具體包括如下：首先計算該線源處，長度為磁流基元的輻射場，再利用平行射線方法對其沿線源幾何長度進行積分累加，得到其輻射遠場：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：沿空間方向的螺旋位相因子的計算過程如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：所述物鏡入瞳面處的輻射場表達式如式（11）所示：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：所述共焦區(qū)光焦場分布能由Deby矢量衍射積分理論進行計算并量化評
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：基于逆法拉第效應(yīng)，由高度局域純橫向圓偏振近衍射極限光焦場沿空間朝向排列的直線陣列光焦場能在磁光材料中誘導出與空間朝向相同或相反的光致磁化場，此光致磁化場由式(14)計算：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：所述磁流線源天線的幾何長度為，中心點位于所述直角坐標系的原點o；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣列的方法，其特征在于：所述磁流線源天線輻射場的計算過程具體包括如下：首先計算該線源處，長度為磁流基元的輻射場，再利用平行射線方法對其沿線源幾何長度進行積分累加，得到其輻射遠場：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導同一磁化斑任意朝向直線陣...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾永西，詹其文，陳木生，吳仲龍，林順達，周免免，
申請(專利權(quán))人：泉州師范學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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