【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁化斑阵列定制，尤其涉及一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法。
技术介绍
1、矢量光场不同于标量光场，其在同一波阵面上的偏振分布与空间位置有关。通过优化设计聚焦系统入瞳面矢量光场的振幅、相位及偏振态分布，能在紧聚焦后形成诸如光针、光泡、光管、光链等新颖的光焦场。这些新颖的光焦场在相关领域有广泛的应用潜力，特别是横向圆偏振分布的光场能诱导出与传播方向相同或相反的光致磁化场。由于高分辨率的磁化场在磁光存储技术方面具有广泛应用潜力，而磁光存储技术是应对大数据时代庞大数据传输、处理及存储需求的重要方案之一，因此光致磁化场受到众多研究学生的关注。
2、2013年，min gu研究团队通过紧聚焦角向偏振涡旋光束，并将光焦场作用于各向同性磁光材料，成功在焦点区域构建出尺寸为0.508λ的亚波长衍射纯纵向磁化场，并通过调整涡旋光的相位方向，实现了磁化场的高效翻转。2014年，该科研团队在紧聚焦系统中引入π相位差的双环形涡旋二元滤波器，对角向偏振光波前进行调制，从而诱导产生了横向分辨率为0.38λ、长度达7.48λ的超长纯纵向磁针。2017年，bao-hua jia课题组报道采用4π光学聚集装置聚焦两个经调制的矢量光束，实现三维超分辨率纯纵向磁化斑阵列。同年，cheng-wei qiu课题组提出在4π显微系统聚焦六束相干圆偏振光，实现了三维超分辨的纯纵向磁化光斑。
3、以上公开报道的光致磁化场或磁化斑阵列大部分只沿着纵向方向，方向单一，无法实现三维高密度超分辨磁光记录与存储，且一般需要经历复杂优化设计以得
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供了一种基于任意朝向磁流线源天线的辐射场叠加一阶螺旋位相因子来构建同一光焦斑任意朝向直线阵列，并在磁性材料中诱导出同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，所述方法包括：
3、由两个具有共焦区的物镜建立紧聚焦系统；
4、在所述紧聚焦系统的共焦区放置磁流线源天线；其中，磁流线源天线的载波磁流在其长度范围内相位分布均匀同相，幅度分布为周期n的余弦平方渐削分布；
5、计算磁流线源天线的辐射场，并在此基础上叠加相同空间朝向的螺旋位相因子后辐射场往紧聚焦系统外侧辐射，经两个相同的高数值孔径物镜准直后往紧聚焦系统外侧传播，并根据透镜对辐射光线的弯折效应以求得物镜入瞳面处的辐射场；
6、通过时间反演技术逆转此时物镜入瞳面处的辐射场，反向传播，并向两物镜共焦区原点处聚焦，以在共焦区形成相对磁流线源天线空间朝向而言纯横向圆偏振光焦斑沿规定空间朝向排列的直线阵列光焦场；其中，紧聚焦系统两侧入瞳面的入射场相位相差180度；
7、基于逆法拉第效应，在两物镜共焦区放置磁光材料，纯横向圆偏振光焦斑沿规定空间朝向排列的直线阵列光焦场能在其中诱导出超衍射极限磁化斑沿规定空间朝向排列的直线阵列光致磁化场。
8、进一步的，所述紧聚焦系统用于汇聚两侧入瞳面的入射场，以在共焦区形成期望的高度局域光焦场并诱导出目标光致磁化场，该紧聚焦系统由两个相同的高数值孔径物镜共焦、光轴共线放置构成；
9、在所述紧聚焦系统中建立参考直角坐标系；其中，以两物镜的共焦点o作为直角坐标系的原点，以共线光轴右侧所在方向为z轴正方向，且z轴垂直于紧聚焦系统的焦平面xoy平面；其中x轴方向竖直向上，y轴与xoz平面垂直。
10、进一步的，所述磁流线源天线的几何长度为，中心点位于所述直角坐标系的原点o；
11、所述磁流线源天线的空间朝向为，其中和分别为线源天线朝向的极角和方位角；
12、所述磁流线源天线的磁流的数学表达式如式（1）：
13、 （1）
14、其中，为磁流振幅，为磁流线源的位置变量。
15、进一步的，所述磁流线源天线辐射场的计算过程具体包括如下：首先计算该线源处，长度为磁流基元的辐射场，再利用平行射线方法对其沿线源几何长度进行积分累加，得到其辐射远场：
16、 （2）
17、其中： （3）
18、 （4）
19、 （5）
20、 （6）
21、 （7）
22、（8）
23、其中，式中为与辐射方向图无关的系数，为虚数单位，为角频率，为自由空间介电常数，为波阻抗，为波数，和为辐射场球坐标的单位矢量，和分别为磁流基元在和方向的方向性因子，为幅度为周期n余弦平方渐削分布磁流线源作为连续性线源的阵因子。
24、进一步的，沿空间方向的螺旋位相因子的计算过程如下：
25、1）以xyz全局坐标系为旋转整体，全局坐标的原点o为旋转点，z轴沿着磁偶极子振荡方向与oz所在平面一步旋转至方向，形成旋转后的轴；2)全局坐标系的x轴和y轴同步旋转至和轴，、和为旋转后局部坐标系的三个主轴；3)推导得空间方向的螺旋位相因子为：
26、（9）
27、其中，为拓扑荷数，为旋转后局部坐标系中平面的方位角；为诱导出目标磁化场，式（9）拓扑荷数须取值为±1；
28、为获得诱导目标磁化场所需要的入射场，将计算所得的位于坐标原点且空间朝向的磁流线源天线的辐射场叠加式（9）所示相同空间朝向的螺旋位相因子，得到叠加后辐射场表达式如式（10）所示。
29、（10）
30、进一步的，所述物镜入瞳面处的辐射场表达式如式（11）所示：
31、（11）
32、其中，为入瞳面的极坐标，为入瞳面观测点与入瞳中心的距离，为入瞳面观测点的方位角，入瞳的分量由辐射场的分量弯折而来；由于透镜对辐射光线的弯折，选择满足正弦条件物镜构成聚焦系统，其切趾函数为。
33、进一步的，所述共焦区光焦场分布能由deby矢量衍射积分理论进行计算并量化评估，计算公式为：
34、（12）
35、其中，为入瞳场经物镜弯折后的球面波前，其表达式如式（13）所示：
36、 （13）
37、其中、和分别为直角坐标系沿三个主轴的单位矢量；另为光焦场的柱坐标；所构建的光焦场为纯横向圆偏振近衍射极限光焦场沿空间朝向排列的直线阵列光焦场，其数量、位置和间距由参数n、l0调控；纯横向是相对磁流线源天线空间朝向而言。
38、进一步的，基于逆法拉第效应，由高度局域纯横向圆偏振近衍射极限光焦本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：所述磁流线源天线的几何长度为，中心点位于所述直角坐标系的原点O；
4.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：所述磁流线源天线辐射场的计算过程具体包括如下：首先计算该线源处，长度为磁流基元的辐射场，再利用平行射线方法对其沿线源几何长度进行积分累加，得到其辐射远场：
5.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：沿空间方向的螺旋位相因子的计算过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：所述物镜入瞳面处的辐射场表达式如式（11）所示：
7.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：所述共焦区光焦场分布能由Deby矢量衍射积分理论进行计算并量化评
8.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：基于逆法拉第效应，由高度局域纯横向圆偏振近衍射极限光焦场沿空间朝向排列的直线阵列光焦场能在磁光材料中诱导出与空间朝向相同或相反的光致磁化场，此光致磁化场由式(14)计算：
...【技术特征摘要】
1.一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：所述磁流线源天线的几何长度为，中心点位于所述直角坐标系的原点o；
4.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵列的方法，其特征在于：所述磁流线源天线辐射场的计算过程具体包括如下：首先计算该线源处，长度为磁流基元的辐射场，再利用平行射线方法对其沿线源几何长度进行积分累加，得到其辐射远场：
5.根据权利要求1所述的一种诱导同一磁化斑任意朝向直线阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾永西，詹其文，陈木生，吴仲龙，林顺达，周免免，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：
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