摘要本毕业论文讨论了大数值孔径物镜焦点场光场分布，目前大数值孔径物镜直接影响激光共聚焦扫描显微镜、非线性显微镜等高分辨率显微成像系统图像分辨率。为了突破前人指出的分辨极限，我们需要研究衍射焦点场光场分布，因此我们先从通常采用的菲涅耳衍射积分计算低数值孔径物镜焦点场分布开始引入，之后再对于大数值孔径物镜焦点场计算采用标量德拜积分公式进行分析。由于在高数值孔径下，其焦点场偏振态也将发生变化。研究还表明，焦平面上的光强分布形状还和数值孔径角的取值有关，为此需要采用矢量德拜积分公式进行计算，在矢量计算偏振态的光场分布我们需要一套合适表达偏振的方法，在此基础上我们研究了两种常用表示光偏振的矩阵：琼斯矩阵和穆勒矩阵。入射光偏振度的改变可数值孔径的大小可以控制高斯光场的分布。本毕业设计目的是理解和掌握相关的计算理论，并熟悉其有关的计算方法。最后我们通过Matlab仿真给出焦点光场的光强分布。19424
关键词 衍射极限 菲涅尔衍射积分 德拜矢量积分 矩阵 Matlab仿真
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Study on numerical calculation method of the optical field distribution of focus
Abstract
This paper discusses the high NA lens focal field distribution, the high NA objective directly affect the confocal laser scanning microscope, nonlinear microscopy and high resolution microscopic imaging system, image resolution. In order to break the resolution limit of the previous point, we need to study the diffraction light field distribution of the focus, so we start from the Fresnel diffraction integral calculation usually adopts low NA lens focal field distribution, and then the large NA lens focus field calculation is analyzed by the scalar Debye integral formula. Due to the high NA, the focus field polarization will also change.It is also found that the values of the maximal angle of the high NA objective will influence the total intensity on the focal plane. We need a set of suitable method to express the focal point field.For that we studied two kinds of commonly used matrix representation of polarized light:Jones matrix and Muller matrix. This graduation design is to understand and grasp the current calculation method,calculation method and familiar with its numerical. Finally we hope that MATLAB simulation gives the focus of light field.
Keywords The diffraction limit Finel diffraction integral
Vectorial Deby polarization matrix Matlab Simulation
目 次
1 引言 1
1.1 概述 1
1.2 课题简述 2
1.2.1 研究方法 2
1.2.2 本文工作 3
2 标量衍射理论 4
2.1 菲涅尔衍射理论 4
2.1.1 标量近似 4
2.1.2 亥姆霍兹和基尔霍夫积分 5
2.1.3 菲涅尔-基尔霍夫衍射公式 7
2.2 菲涅尔衍射的直角坐标形式 8
3 光学系统成像分辨率 11
3.1 艾里斑的产生 11
3.2 瑞利判据 12
4 光偏振的表示方法 14
4.1 琼斯矩阵表示方法 14
4.2 穆勒矩阵表示方法 14
4.3 两种表示方式的异同 16
5 矢量衍射的理论 17
5.1 德拜积分 17
5.2 高斯光束的大数值孔径聚焦 21
6 偏振光束的大数值孔径数值计算及MATLAB模拟24
6.1 MATLAB程序分析 24
6.1.1 trans_x.m文件 24
6.1.2 trans_y.m文件 25
6.1.3 main.m文件 27 Matlab焦点光场分布数值计算方法研究+源程序:http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_10768.html