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径向偏振光具有许多独特的性质,其产生、传播、聚焦及应用研究方兴未艾。径向偏振光大数值孔径聚焦可实现光学超分辨。本论文利用衍射超分辨器件(DSEs: Diffractive Superresolution Elements)进一步提高径向偏振光光学超分辨性能,最大限度地压缩主瓣尺寸,提高中心强度,控制旁瓣的强度,获得优于线偏振光衍射超分辨器件的性能。径向偏振光和衍射超分辨器件相结合,是实现更小光斑的一种途径。基于对径向偏振光大数值孔径聚焦特性的分析,以径向偏振光聚焦场纵向分量为优化对象,进行径向偏振光二维及三维衍射超分辨器件的优化设计。若仅考虑聚焦场纵向分量,具有全局最优超分辨性能的DSEs必为0、π结构的纯相位器件。基于线性规划方法,获得优异的二维、三维超分辨性能。在此设计基础上,改变DSEs的相位突变点坐标和相位突变值,利用穷举法优化,但未能获得更好的超分辨性能,充分表明仅考虑聚焦场纵向分量的设计方法的有效性。利用数值方法得到了径向偏振光DSEs横向和轴向超分辨性能的限制,与线偏振光DSEs的性能限制进行了对比,虽然径向偏振光DSEs不能保证是全局最优解,但相比于线偏振光DSEs,其超分辨性能更为优越。此外,用增加约束条件的方法进一步控制径向偏振光DSEs聚焦场横向和轴向的旁瓣强度。比较了不同入射光束对径向偏振光DSEs超分辨性能的影响。通过液晶偏振转换器产生径向偏振光,利用Stokes参量方法测出径向偏振光的偏振纯度为95%。制作出径向偏振光DSE。利用近场扫描光学显微镜(NSOM: Near-field Scanning Optical Microscopy)系统对大数值孔径聚焦下,线偏振光、液晶偏振转换器产生的径向偏振光和切向偏振光以及径向偏振光DSE的聚焦场进行测量。线偏振光、切向偏振光聚焦场的测量结果与理论模拟较为吻合,径向偏振光聚焦场的测量结果与聚焦场径向分量的理论模拟较为吻合。限于实验条件,未能观察到DSE的超分辨性能。