Axial field shaping under high-numerical-aperture focusing

Abstract

Kant reported [J. Mod. Optics 47, 905 (2000)] a formulation for solving the inverse problem of vector diffraction, which accurately models high-NA focusing. Here, Kant's formulation is adapted to the method of generalized projections to obtain an algorithm for designing diffractive optical elements (DOEs) that reshape the axial point-spread function (PSF). The algorithm is applied to design a binary phase-only DOE that superresolves the axial PSF with controlled increase in axial sidelobes. An 11-zone DOE is identified that axially narrows the PSF central lobe by 29% while maintaining the sidelobe intensity at or below 52% of the peak intensity. This DOE could improve the resolution achievable in several applications without significantly complicating the optical system.

Analysis of the axial distribution of a tightly focused beam with different polarizations

“…Если z велико, то интенсивность для выражений (15), (16) Более компактные оценки без зависимости от диапазона изменения z можно получить, когда в ин-тегралах (14) отрезок интегрирования небольшой, т.е. кольцевая апертура не слишком широкая.…”

“…Также для линейной поляризации была решена обратная задача формирования осевого распределе-ния на основе разложения ядра интегрального опе-ратора по полиномам Гегенбауэра [13,14].…”

“…В работе [12] рассмотрен только случай линейной поляриза-ции. Причём получены лишь приближённые анали-тические оценки.Также для линейной поляризации была решена обратная задача формирования осевого распределе-ния на основе разложения ядра интегрального опе-ратора по полиномам Гегенбауэра [13,14].Для цилиндрических пучков с азимутальной и ра-диальной поляризацией также были разработаны ме-тоды формирования заданного объёмного распреде-ления [15 -22], в том числе оптические «бутылки», полые световые сферы, цепочки и массивы фокаль-ных пятен. Причём, учитывая сложность юстировки в 4pi-системе, рассматривался и расчёт фильтров для одной линзы [15,17,18].…”

A Type of Two-Photon Microfabrication System and Experimentations

“…The DSE is aimed to sharpen the concentration of the radical photopolymer ξ(t); [18][19][20] its principle is shown in Figure 2.…”

Design of axially super-resolving phase pupil filter for high-numerical aperture applications

“…1 Recently we reported an algorithm for designing axially resolving DOEs under high-NA focusing. 2 The algorithm is based on integrating the vectorial diffraction integral with the Method of Generalized Projections (MGP). 3 The resulting DOE is an 11-zone rotationally symmetric binary 0/π phase-only achieving a super-resolution gain G = 0.71 while maintaining a relative side-lobe peak intensity of M = 0.52.…”