基于扩展标量衍射理论的多层衍射元件基底材料选择方法

1

作者 梁宗林 张博 +4 位作者 赵渊明 朴明旭 董奕洋 张悦玲 佟首峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期235-243,共9页

基于扩展标量衍射理论(Extended Scalar Diffraction Theory,ESDT),建立了衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)的有效微结构高度、有效周期宽度、入射角度、基底材料与衍射效率之间的理论关系模型。提出了斜入射时,利用基于E... 基于扩展标量衍射理论(Extended Scalar Diffraction Theory,ESDT),建立了衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)的有效微结构高度、有效周期宽度、入射角度、基底材料与衍射效率之间的理论关系模型。提出了斜入射时,利用基于ESDT的DOE基底材料选择方法。以工作在MWIR-LWIR双波段的多层衍射光学元件(Multilayer Diffractive Optical Element,MLDOE)为例进行分析。结果表明:积分衍射效率(Polychromatic Integral Diffraction Efficiency,PIDE)不仅与MLDOE的微结构高度相关,同时受周期宽度、入射角及基底材料等因素的影响。对于基底材料组合AMTIR1-ZNS,在所有周期宽度下均能获得最小的衍射效率差值,而对于基底材料组合GE-ZNS,在所有周期宽度下均能获得最大的衍射效率差值。对比分析MWIR-LWIR双波段下ZNSE-ZNS和AMTIR1-ZNS两组基底材料组合PIDE>90%的角度范围,当周期宽度为500μm时,ZNSE-ZNS的入射角度范围为4.5°,而AMTIR1-ZNS的入射角度范围为5.4°,然而,随着周期宽度的增加,ZNSEZNS的入射角度范围反超了AMTIR1-ZNS。该设计方法和结论可以用于指导双波段红外光学系统中MLDOE的设计。 展开更多

关键词 衍射光学元件 标量衍射理论 矢量衍射理论 扩展标量衍射理论 基底材料选择

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标量衍射理论的非傍轴近似及其有效性 被引量：13

2

作者 邓小玖 高峰 +2 位作者 刘彩霞 王飞 胡继刚 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期898-901,共4页

当光束束腰(或衍射孔孔径)可与波长相比拟或光束具有较大的发散角时,傍轴近似不再成立·在标量瑞利-索末菲衍射积分的基础上,进一步研究了衍射场的非傍轴近似解,并详细分析了解的有效性·以平面波圆孔衍射为例,对衍射场的精确... 当光束束腰(或衍射孔孔径)可与波长相比拟或光束具有较大的发散角时,傍轴近似不再成立·在标量瑞利-索末菲衍射积分的基础上,进一步研究了衍射场的非傍轴近似解,并详细分析了解的有效性·以平面波圆孔衍射为例,对衍射场的精确解、非傍轴近似解以及菲涅耳近似解进行了详细的数值计算和比较研究·结果表明,非傍轴近似对微小孔衍射非常精确、有效· 展开更多

关键词 物理光学 标量衍射理论 非傍轴近似 圆孔衍射 有效性

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标量衍射理论模拟蚀刻衍射光栅 被引量：9

3

作者 盛钟延 何赛灵 何建军 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第6期29-32,共4页

讨论用于光通信的集成波分复用/解复用器件蚀刻衍射光栅(EDG),它是波分复用光通信的核心器件的一种。EDG基于平面波导的Rowland圆结构,光栅面是平面。光栅的每一个齿面都垂直于齿面中心和输入波导端点的连线。基于标量散射场满足的Hemho... 讨论用于光通信的集成波分复用/解复用器件蚀刻衍射光栅(EDG),它是波分复用光通信的核心器件的一种。EDG基于平面波导的Rowland圆结构,光栅面是平面。光栅的每一个齿面都垂直于齿面中心和输入波导端点的连线。基于标量散射场满足的Hemholtz方程,推导出Rowland圆上场分布的精确表达式。利用这个模型对设计好的器件参数进行了模场形状、谱响应、色散等复用性能的模拟,并对插入损耗和串扰进行了简要分析。 展开更多

关键词 蚀刻衍射光栅 波分复用 平面波导 模拟 标量衍射理论

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光栅的标量衍射理论与耦合波理论的分析比较 被引量：24

4

作者 刘全 吴建宏 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期31-34,共4页

光栅的标量衍射理论是计算衍射效率的一种近似方法 ;耦合波理论是分析光栅衍射的严格方法。本文详尽地分析了这两种方法在计算具体的光栅衍射问题时的异同 ,从中得出了有意义的结论 :光栅的标量衍射理论的近似是有条件的 ,光栅周期和光... 光栅的标量衍射理论是计算衍射效率的一种近似方法 ;耦合波理论是分析光栅衍射的严格方法。本文详尽地分析了这两种方法在计算具体的光栅衍射问题时的异同 ,从中得出了有意义的结论 :光栅的标量衍射理论的近似是有条件的 ,光栅周期和光栅槽形就是影响这一近似条件的两大因素。 展开更多

关键词 光栅 标量衍射理论 耦合波理论 傅里叶变换 衍射效率

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基于标量衍射理论下的球面折射微透镜对高斯光束的准直研究(英文) 被引量：2

5

作者 陈长虹 易新建 +1 位作者 张静 赵兴荣 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期355-358,共4页

本文应用瑞利 -索末菲标量衍射理论分析了具有球面轮廓的折射微透镜对激光器输出高斯光束的准直特性 .数值结果显示 ,在最佳准直条件下 ,高斯光束经过球面折射微透镜准直后的传输是一个振荡过程 ;同时 ,如果不考虑微透镜的衍射效率 ,当... 本文应用瑞利 -索末菲标量衍射理论分析了具有球面轮廓的折射微透镜对激光器输出高斯光束的准直特性 .数值结果显示 ,在最佳准直条件下 ,高斯光束经过球面折射微透镜准直后的传输是一个振荡过程 ;同时 ,如果不考虑微透镜的衍射效率 ,当球面折射微透镜的F数越大 ,高斯光束经过准直变换后的远场发散角越小 . 展开更多

关键词 微光学 折射微透镜 高斯光束 准直 标量衍射理论 激光器

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标量衍射理论的非傍轴修正 被引量：2

6

作者 王飞 邓小玖 +1 位作者 刘彩霞 谢莉莎 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期17-21,共5页

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似不再成立。用微扰级数法处理非傍轴光束的传播问题,数值计算发现,对受硬边光阑限制的光束,由于高频分量的贡献,当传输距离较大时,高阶级数解的修正效果不好,甚至失效,级数解... 当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似不再成立。用微扰级数法处理非傍轴光束的传播问题,数值计算发现,对受硬边光阑限制的光束,由于高频分量的贡献,当传输距离较大时,高阶级数解的修正效果不好,甚至失效,级数解的有效范围将受到很大限制。在标量衍射理论角谱表示的基础上,以平面波圆孔衍射为例,给出了衍射场的非傍轴修正解,得到的非傍轴修正解避免了级数解本身在数学上的发散性问题,并在一定条件下,可过渡到级数解,并且指出在近场或非傍轴区对傍轴解进行高阶修正的必要性和有效性。 展开更多

关键词 物理光学 标量衍射理论 非傍轴修正 圆孔衍射

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位相光栅的矢量和标量衍射理论的分析比较 被引量：2

7

作者 江天府 文军 蒋昌云 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第3期15-18,共4页

从 Maxwell方程组和电磁场的边界条件出发 ,对位相光栅进行了严格的电磁分析 ,得到了计算各级衍射效率的公式 .在光栅周期分别等于 λ,5 λ,1 0 λ的条件下 ,用矢量衍射理论对位相光栅的衍射特性进行了分析 ,并与标量衍射理论的计算结... 从 Maxwell方程组和电磁场的边界条件出发 ,对位相光栅进行了严格的电磁分析 ,得到了计算各级衍射效率的公式 .在光栅周期分别等于 λ,5 λ,1 0 λ的条件下 ,用矢量衍射理论对位相光栅的衍射特性进行了分析 ,并与标量衍射理论的计算结果作了比较 。 展开更多

关键词 位相光栅 标量衍射理论 矢量衍射理论

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非傍轴标量衍射理论的比较研究

8

作者 邓小玖 王东 +1 位作者 刘彩霞 李怀龙 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1212-1214,共3页

当光束束腰(或衍射孔孔径)可与波长相比拟或光束具有较大的发散角时,傍轴近似不再成立。以高斯光束的微小圆孔衍射为例,在非傍轴条件下,对衍射场的级数解、非傍轴近似解以及精确解进行了详细的数值计算和比较研究。结果表明,高斯光束经... 当光束束腰(或衍射孔孔径)可与波长相比拟或光束具有较大的发散角时,傍轴近似不再成立。以高斯光束的微小圆孔衍射为例,在非傍轴条件下,对衍射场的级数解、非傍轴近似解以及精确解进行了详细的数值计算和比较研究。结果表明,高斯光束经圆孔衍射的级数解、非傍轴近似解的有效性与高斯光束的束腰半径、衍射孔孔径和传播距离有关,并具有一定的互补性。 展开更多

关键词 物理光学 非傍轴标量衍射理论 高斯光束 圆孔衍射 有效性

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矢量衍射理论的级数解及其标量近似的有效性 被引量：8

9

作者 邓小玖 冯秀华 +1 位作者 刘彩霞 聂淼 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1213-1216,共4页

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似,甚至标量衍射理论都不再成立。文章在平面孔矢量衍射理论角谱表示的基础上,给出了衍射场纵向分量的级数解,指出在非傍轴区对衍射场矢量修正的必要性,分析了标量衍射理论的... 当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似,甚至标量衍射理论都不再成立。文章在平面孔矢量衍射理论角谱表示的基础上,给出了衍射场纵向分量的级数解,指出在非傍轴区对衍射场矢量修正的必要性,分析了标量衍射理论的有效性。并以圆孔衍射为例进行了详细的数值计算,并就一些相关的问题进行了讨论。 展开更多

关键词 矢量衍射理论 级数解 标量衍射理论 圆孔衍射

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正弦光栅标量衍射及等效介质理论有效性分析 被引量：3

10

作者 王卫敏 阮东升 井绪峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期187-196,共10页

利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响,并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论,分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时,... 利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响,并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论,分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时,正弦型光栅的衍射效率,并与傅里叶模式理论的计算结果进行比较,分析标量衍射理论和等效介质理论的有效性.结果表明:在垂直入射条件下,当光栅基质材料折射率为1.5时,标量衍射理论在光栅归一化周期大于5时,能够准确计算光栅衍射效率,误差小于3%;当基底折射率增大到3.42时,只有在光栅归一化周期大于10时,标量衍射理论才有效,误差小于5%;当正弦型光栅透射光中只有0级衍射光传播时,等效介质理论能够准确计算其透射率;随着入射角度的增大,标量衍射理论和等效介质理论的有效性都不同程度地降低. 展开更多

关键词 衍射元件 亚波长器件 傅里叶模式方法 正弦型光栅 等效介质理论 标量衍射理论

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二元光学元件横向加工误差对衍射效率的影响 被引量：8

11

作者 殷可为 黄智强 +1 位作者 林妩媚 邢廷文 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期46-49,54,共5页

横向加工误差包括对准误差和线宽误差,加工误差对衍射效率的影响是二元光学元件研究的重要问题。本文基于标量衍射理论,提出了一种与MATLAB相结合的分层计算方法,重点分析了4阶和8阶二元光学元件横向加工误差和衍射效率的关系。结果表明... 横向加工误差包括对准误差和线宽误差,加工误差对衍射效率的影响是二元光学元件研究的重要问题。本文基于标量衍射理论,提出了一种与MATLAB相结合的分层计算方法,重点分析了4阶和8阶二元光学元件横向加工误差和衍射效率的关系。结果表明,控制8阶二元光学元件对准误差,可抑制衍射效率的迅速下降,适当调整线宽能够减小对准误差造成的影响。这些结果对二元光学元件的加工有重要的参考价值。该方法简便且适用性强,可对二元光学元件的加工误差进行准确分析。 展开更多

关键词 衍射光学元件 二元光学元件 横向误差 衍射效率 标量衍射理论 MATLAB

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基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪衍射效应分析 被引量：8

12

作者 付建国 梁中翥 梁静秋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3203-3207,共5页

对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪的衍射效应进行了计算分析,讨论了多级微反射镜宽度,衍射距离以及波长产生的衍射效应对光谱复原的影响。从模拟的结果可知,在衍射距离小于10 cm,反射面宽度大于0.5 mm的情况下,衍射效应较小,... 对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪的衍射效应进行了计算分析,讨论了多级微反射镜宽度,衍射距离以及波长产生的衍射效应对光谱复原的影响。从模拟的结果可知,在衍射距离小于10 cm,反射面宽度大于0.5 mm的情况下,衍射效应较小,而且探索出了一种可以减小噪声的数据处理方法。文章的结论将应用于微型傅里叶变换红外光谱仪的设计、数据处理以及系统的优化。 展开更多

关键词 傅里叶变换光谱仪 衍射效应 标量衍射理论 多级微反射镜

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衍射光栅分析软件构建与使用

13

作者 陈德伟 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期15-17,共3页

详细介绍了一套自主开发设计,基于标量衍射理论和严格耦合波分析方法,运行于Matlab平台下的衍射光栅分析软件,它将各种各样的光栅按照面形结构的不同,分类进行分析。首先简要介绍了Matlab环境中软件的构建步骤,对一些关键命令作了简要... 详细介绍了一套自主开发设计,基于标量衍射理论和严格耦合波分析方法,运行于Matlab平台下的衍射光栅分析软件,它将各种各样的光栅按照面形结构的不同,分类进行分析。首先简要介绍了Matlab环境中软件的构建步骤,对一些关键命令作了简要说明。然后对本软件所具有的功能一一举例,详细说明软件的使用方法。 展开更多

关键词 标量衍射理论 严格的耦合波分析方法 衍射光栅

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矩形光栅局部结构误差对衍射效率的影响 被引量：2

14

作者 邓启威 张蓉竹 孙年春 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期635-640,共6页

为了提高高光谱遥感技术的分析精度,利用标量衍射理论,对矩形光栅局部结构误差的衍射效率进行了分析,并计算了光栅局部周期和缝宽误差对衍射效率的影响。结果表明,当加工误差使得光栅局部缝宽变大时,会造成光栅各主极大(除零级)衍射光... 为了提高高光谱遥感技术的分析精度,利用标量衍射理论,对矩形光栅局部结构误差的衍射效率进行了分析,并计算了光栅局部周期和缝宽误差对衍射效率的影响。结果表明,当加工误差使得光栅局部缝宽变大时,会造成光栅各主极大(除零级)衍射光强变小,这一误差对±1级处的衍射光强影响相对较小,随着误差的增加,越高的衍射级次其光强下降得越快;而当加工误差使得光栅局部缝宽变小时,会造成光栅各主极大(除零级)衍射光强变大,同样,当误差变大时,相对±1级的衍射光受到的影响而言,级次越高对应的主极大衍射光强增大得越快。该研究对于加工矩形光栅减小局部周期和缝宽误差控制提供了参考。 展开更多

关键词 光栅 衍射效率 标量衍射理论 局部结构误差

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局部结构误差对闪耀光栅衍射特征的影响 被引量：1

15

作者 邓启威 陶冶 +1 位作者 孙年春 张蓉竹 《激光杂志》 北大核心 2020年第1期55-59,共5页

利用标量衍射理论对闪耀光栅局部结构存在误差时的衍射效率进行了分析,计算了闪耀光栅局部出现占空比和闪耀角误差对衍射效率的影响。结果表明:当闪耀光栅局部占空比减小时,一级衍射光强变小,反之,一级衍射光强变大。而当加工使部分闪... 利用标量衍射理论对闪耀光栅局部结构存在误差时的衍射效率进行了分析,计算了闪耀光栅局部出现占空比和闪耀角误差对衍射效率的影响。结果表明:当闪耀光栅局部占空比减小时,一级衍射光强变小,反之,一级衍射光强变大。而当加工使部分闪耀角出现误差时,一级衍射光强会随之变小。此外分析了不同误差个数和不同入射角下,占空比和闪耀角误差对闪耀光栅衍射特征的影响,当出现的误差个数增多时,会增强占空比或闪耀角误差对一级衍射光强的影响,而当占空比或闪耀角误差一定时,一级衍射光强随入射角的增大而减小。 展开更多

关键词 光栅 衍射效率 标量衍射理论 局部结构误差

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物理光学 光的干涉与衍射

16

《中国光学与应用光学》 2007年第5期7-8,共4页

关键词 干涉仪 衍射效率 亚波长光栅 干涉条纹 测量仪器 杨-顾算法 光的干涉 局域空心光束 贝塞尔光束 物理光学 衍射光学器件 标量衍射理论 衍射特性

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95GHz回旋管内置准光模式转换器仿真设计 被引量：7

17

作者 施美友 屈劲 +4 位作者 薛长江 潘文武 陈世韬 余川 胡进光 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2438-2442,共5页

高功率毫米波回旋管输出的高阶模式不利于空间传输,必须进行模式转换。由于不便采用波导模式转换器,因此对内置准光模式转换器进行了研究。内置准光模式转换器由Vlasov辐射器、准抛物柱面镜和相位修正镜组成。基于标量衍射理论和KSA算法... 高功率毫米波回旋管输出的高阶模式不利于空间传输,必须进行模式转换。由于不便采用波导模式转换器,因此对内置准光模式转换器进行了研究。内置准光模式转换器由Vlasov辐射器、准抛物柱面镜和相位修正镜组成。基于标量衍射理论和KSA算法,编制了数值模拟程序,设计了相位修正镜。计算分析了参考平面处的场分布,表明该准光模式转换器的标量转换效率大于98%,矢量转换效率大于93%。计算结果表明,该方法可以高效地指导准光模式转换器的设计。 展开更多

关键词 准光模式转换 相位修正镜 标量衍射理论 TE62模

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双胶合透镜的三维成像研究 被引量：4

18

作者 张耀举 肖化层 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第4期416-420,共5页

应用标量衍射理论分析了双胶合透镜的三维超分辨成像特性。对于所设计的双胶合透镜,数值模拟表明,焦平面上主瓣的强度是第1旁瓣的57.14倍,是单一个透镜主瓣强度的2.25倍,而主瓣的半径则是单一个透镜的0.49倍;轴线方向上,主瓣与第1旁瓣... 应用标量衍射理论分析了双胶合透镜的三维超分辨成像特性。对于所设计的双胶合透镜,数值模拟表明,焦平面上主瓣的强度是第1旁瓣的57.14倍,是单一个透镜主瓣强度的2.25倍,而主瓣的半径则是单一个透镜的0.49倍;轴线方向上,主瓣与第1旁瓣的强度之比与单一个透镜的基本相同,但是双胶合透镜的焦深则比单一个透镜的小0.25倍。说明双胶合透镜在横向和轴向同时具有较强的超分辨能力。通过与加圆环光瞳或加相位光瞳的方法比较发现,双胶合透镜具有较好的三维成像能力,可以作为共焦3 D成像和近场光学记录的理想光学器件。 展开更多

关键词 双胶合透镜 分辨率 焦距 共焦三维成像 近场光学记录 标量衍射理论

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不同类型修复坑形貌对光传输的影响 被引量：1

19

作者 白阳 廖威 +6 位作者 张丽娟 陈静 栾晓雨 周海 张传超 袁晓东 郑万国 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期18-23,共6页

建立了不同类型熔石英元件损伤修复坑形貌的三维模型,利用标量衍射理论并结合快速傅里叶变换算法研究了在351nm激光辐照下修复坑形貌对光传输的影响规律。研究表明,无论是锥形、抛物形或是高斯形修复坑形貌,均会产生离轴位置的环形光场... 建立了不同类型熔石英元件损伤修复坑形貌的三维模型,利用标量衍射理论并结合快速傅里叶变换算法研究了在351nm激光辐照下修复坑形貌对光传输的影响规律。研究表明,无论是锥形、抛物形或是高斯形修复坑形貌,均会产生离轴位置的环形光场调制增强区,其环形调制极大值均主要受修复坑深度影响,随着修复坑深度的增大而增大,而其分布位置随着修复坑深度的增加逐渐靠近修复元件后表面,随着修复坑底面半径的增大而远离修复元件后表面;同时,当修复坑深度与底面半径一定时,三类修复坑形貌中以抛物形修复坑形貌最为理想。 展开更多

关键词 熔石英 调制 CO2激光损伤修复 形貌 标量衍射理论

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一种改进的非傍轴Beckmann-Kirchhoff随机表面散射模型研究 被引量：3

20

作者 赵恒 华灯鑫 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2013年第3期285-289,共5页

针对Beckmann-Kirchhoff(B-K)散射模型在非傍轴区域入射和散射存在非物理不连续问题,介绍了一种改进的B-K模型。该模型使用新因子替换原有几何因子,消除散射光辐射强度和辐射亮度在非傍轴区域的差异,在计算中使输入光能和输出光能满足... 针对Beckmann-Kirchhoff(B-K)散射模型在非傍轴区域入射和散射存在非物理不连续问题,介绍了一种改进的B-K模型。该模型使用新因子替换原有几何因子,消除散射光辐射强度和辐射亮度在非傍轴区域的差异,在计算中使输入光能和输出光能满足能量守恒定理的要求。和实验数据比较,改进的B-K模型在大角度掠射时理论数据曲线表现出对实验数据良好的预测性能,较好解决了原有模型在非傍轴区域入射和散射非物理不连续这一问题。 展开更多

关键词 表面散射 Beckmann-Kirchhoff模型 标量衍射理论 双向反射分布函数

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