矢量衍射理论的比较研究及标量近似的有效性 被引量：10

1

作者 邓小玖 李怀龙 +2 位作者 刘彩霞 胡继刚 王飞 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期543-547,共5页

光束束腰与波长相比拟时,标量近似已不再成立。以高斯光束的微小圆孔衍射为例,对矢量衍射场的级数解、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,对受硬边光阑限制的非傍轴光束,级数展开法适用于处理光束在近场... 光束束腰与波长相比拟时,标量近似已不再成立。以高斯光束的微小圆孔衍射为例,对矢量衍射场的级数解、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,对受硬边光阑限制的非傍轴光束,级数展开法适用于处理光束在近场区域的传播,而非傍轴近似解则适用于处理非近场区域光束的传播,具有一定的互补性。讨论了高斯光束圆孔衍射标量近似的有效性,当高斯光束的束腰半径、衍射孔孔径大于几个光波波长时,标量衍射理论是精确、有效的。 展开更多

关键词 物理光学 矢量衍射理论 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

2

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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平面波微小圆孔矢量衍射理论的比较研究 被引量：4

3

作者 刘彩霞 王飞 +1 位作者 肖苏 胡继刚 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期309-312,共4页

文章以平面波的微小圆孔衍射为例,对矢量衍射场的级数解、非傍轴近似解以及精确积分解进行了详尽的数值计算,并对级数解、非傍轴近似解的有效性作了定性分析和比较研究。结果表明,平面波经微小圆孔衍射的级数解、非傍轴近似解的有效性... 文章以平面波的微小圆孔衍射为例,对矢量衍射场的级数解、非傍轴近似解以及精确积分解进行了详尽的数值计算,并对级数解、非傍轴近似解的有效性作了定性分析和比较研究。结果表明,平面波经微小圆孔衍射的级数解、非傍轴近似解的有效性与级数解阶次、光阑孔径及传播距离有关,2种解的有效适用范围具有一定的互补性;当光阑孔径与波长相当或小于波长时,衍射场的纵向分量不能忽略,必须考虑光场的矢量非傍轴特性。 展开更多

关键词 物理光学 矢量衍射理论 平面波 圆孔衍射 有效性

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平面孔的远场矢量衍射理论及其标量近似 被引量：8

4

作者 邓小玖 李国祥 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第6期999-1002,共4页

在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而... 在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而必须采用矢量衍射理论。 展开更多

关键词 矢量衍射理论 远场衍射 标量衍射 圆孔衍射 平面孔 标量近似

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亚波长位相光栅矢量衍射理论的数值计算

5

作者 傅克祥 文军 +1 位作者 周传宏 王植恒 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S2期97-97,共1页

亚波长位相光栅矢量衍射理论的数值计算傅克祥文军周传宏王植恒（四川大学物理系成都６１００６４）本文从麦克斯韦方程组和电磁场的边界条件出发，用矢量衍射理论的模式匹配方法，把求解区域划分成若干个水平层；通过把微分方程转化成... 亚波长位相光栅矢量衍射理论的数值计算傅克祥文军周传宏王植恒（四川大学物理系成都６１００６４）本文从麦克斯韦方程组和电磁场的边界条件出发，用矢量衍射理论的模式匹配方法，把求解区域划分成若干个水平层；通过把微分方程转化成广义本征值方程，然后用三次Ｈｅｒｍ... 展开更多

关键词 矢量衍射理论 位相光栅 亚波长 衍射效率 数值计算 麦克斯韦方程组 二元光学元件 广义本征值方程 反射波 模式变换阵

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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

6

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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平面波经矩孔衍射的矢量理论研究 被引量：4

7

作者 任娜 李志超 杨虎 《激光杂志》 北大核心 2015年第9期26-29,共4页

从麦克斯韦方程出发,借助矢量格林定理,经适当推理导出矢量衍射理论相关的数学表达解析式并诠释其物理意义。通过研究平面波矩孔衍射,给出其衍射的矢量和标量精确解、傍轴近似及非傍轴近似解,并分析得出各种解的有效性。计算机模拟实验... 从麦克斯韦方程出发,借助矢量格林定理,经适当推理导出矢量衍射理论相关的数学表达解析式并诠释其物理意义。通过研究平面波矩孔衍射,给出其衍射的矢量和标量精确解、傍轴近似及非傍轴近似解,并分析得出各种解的有效性。计算机模拟实验表明:光波传播过程中,当光阑孔径接近波长或小于波长、或在衍射屏附近观察衍射场时,传统的标量衍射理论失效,必须采用严格的矢量衍射理论描述光场分布。在矢量衍射场的近场区内傍轴近似甚至非傍轴近似都已失效,只能通过精确解计算光场分布;非近场区内傍轴近似失效,而非傍轴近似解与精确解相吻合。 展开更多

关键词 矩孔衍射 矢量衍射理论 傍轴近似

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非傍轴矢量衍射光束的能量传输 被引量：2

8

作者 赖传伟 邓小玖 +1 位作者 汪国安 刘彩霞 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期446-448,共3页

为了研究平面波经微小孔衍射的能量集中度,运用严格的矢量衍射理论以及非傍轴光束横截面上光强的精确表示和功率密度表示,进行了详细的数值计算和比较研究。研究结果表明,衍射光束的能量集中度与传输距离、衍射孔径、光斑半径等参量有关... 为了研究平面波经微小孔衍射的能量集中度,运用严格的矢量衍射理论以及非傍轴光束横截面上光强的精确表示和功率密度表示,进行了详细的数值计算和比较研究。研究结果表明,衍射光束的能量集中度与传输距离、衍射孔径、光斑半径等参量有关,通过对光学系统参量的控制,可得到合适的能量集中度。这些结果对光纤探针能量传输特性的研究具有重要意义。 展开更多

关键词 物理光学 矢量衍射理论 能量集中度 圆孔衍射 能量传输

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可见光下3维针孔的衍射波面分析 被引量：4

9

作者 王瑞林 邢廷文 谢伟民 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期382-385,共4页

针孔是相移点衍射干涉仪中的关键元件。为了探究针孔的尺寸、制造针孔的材料以及材料的厚度对衍射波面质量的影响,确定点衍射干涉仪的测量精度,采用时域有限差分法分析获得了近场数据,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论将近场数据外推得到... 针孔是相移点衍射干涉仪中的关键元件。为了探究针孔的尺寸、制造针孔的材料以及材料的厚度对衍射波面质量的影响,确定点衍射干涉仪的测量精度,采用时域有限差分法分析获得了近场数据,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论将近场数据外推得到远场数据,通过远场处理数据分别对TM和TE偏振光入射针孔时,针孔的大小、材料以及材料厚度对衍射波波面质量的影响进行了理论分析和仿真模拟,得到了相应变化曲线图。结果表明,若要获得理想的球面波,材料厚度不能低于300nm,适当的孔径尺寸可以降低衍射波面误差;当孔径为300nm左右时,波面的均方根误差可达到λ/1000(λ=632.8nm)。这一结果对相移点衍射干涉仪的设计和应用是有帮助的。 展开更多

关键词 物理光学 衍射波面 时域有限差分法 矢量衍射理论

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非螺旋型相位片对高斯光束的调制效应 被引量：4

10

作者 李劲松 高秀敏 +1 位作者 王健 金永兴 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期79-80,共2页

利用矢量衍射理论分析了高斯光束通过非螺旋型相位片调制,经过透镜聚焦后的焦点区域光强分布。数值模拟结果表明:通过调节相位片的相位变化率,可以方便地调节焦点区域光强分布,因此可通过调节相位片的相位变化来控制和改变焦点区域光强... 利用矢量衍射理论分析了高斯光束通过非螺旋型相位片调制,经过透镜聚焦后的焦点区域光强分布。数值模拟结果表明:通过调节相位片的相位变化率,可以方便地调节焦点区域光强分布,因此可通过调节相位片的相位变化来控制和改变焦点区域光强分布,这种技术方法可应用于光钳系统中控制搬运微小颗粒。 展开更多

关键词 相位片 矢量衍射理论 光强分布

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光盘信息符形貌对读出信号影响的研究 被引量：3

11

作者 王玉英 熊剑平 贾惠波 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期197-199,共3页

简要分析了在DVD光盘研究中使用矢量衍射理论的必要性 ,并从光盘信息符横向尺寸、坑深、坡角三个方面综述了利用该理论分析的DVD光盘表面形貌对读出信号的影响 ,从而提出了一些在光盘生产中所需要注意的问题。希望这些论述能对更高密度... 简要分析了在DVD光盘研究中使用矢量衍射理论的必要性 ,并从光盘信息符横向尺寸、坑深、坡角三个方面综述了利用该理论分析的DVD光盘表面形貌对读出信号的影响 ,从而提出了一些在光盘生产中所需要注意的问题。希望这些论述能对更高密度光盘的研究及工艺的提高起到一些作用。 展开更多

关键词 光盘信息符形貌 读出信号 矢量衍射理论 DVD

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空间引力波望远镜内部光场计算方法研究 被引量：1

12

作者 刘烨 华喆怿 +3 位作者 彭韶婧 吴兰 刘东 刘崇 《光电工程》 CSCD 北大核心 2023年第11期47-58,共12页

在空间引力波探测系统中,望远镜系统出瞳处的复振幅光场分布仿真准确性密切影响着干涉测量的准确性和TTL噪声控制分析有效性,因此对其内部光场传输进行高精度衍射仿真计算十分必要。本文论证了采用基于矢量光线追迹的衍射积分算法建立... 在空间引力波探测系统中,望远镜系统出瞳处的复振幅光场分布仿真准确性密切影响着干涉测量的准确性和TTL噪声控制分析有效性,因此对其内部光场传输进行高精度衍射仿真计算十分必要。本文论证了采用基于矢量光线追迹的衍射积分算法建立仿真算法的必要性,结合离轴无焦四反望远镜模型进行了算法流程说明。基于该算法建立了仿真程序,带入望远镜系统设计参数,进行了波前计算精度的验证,并展示了矢量光场仿真计算结果。基于该系统模型,对输入高斯光场参数、元件表面复折射率两个因素对输出光场矢量特性带来的影响进行了仿真讨论。 展开更多

关键词 空间引力波望远镜 矢量光场仿真 矢量衍射理论 矢量光线追迹

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用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅误差分析

13

作者 王方 粟敬钦 +3 位作者 刘兰琴 王芳 王文义 莫磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期880-883,共4页

干净有效地实现3种谐波的分离,避免剩余无用的基频光和二倍频光对物理实验的影响,是目前高功率固体激光驱动器一直面临的难点,采用亚波长光栅进行谐波分离是一种全新的方法。基于能够实现高功率固体激光驱动器中3种谐波分离的三角形槽... 干净有效地实现3种谐波的分离,避免剩余无用的基频光和二倍频光对物理实验的影响,是目前高功率固体激光驱动器一直面临的难点,采用亚波长光栅进行谐波分离是一种全新的方法。基于能够实现高功率固体激光驱动器中3种谐波分离的三角形槽亚波长光栅设计参数,利用基于矢量衍射理论开发的商用软件Gsolver,分析光栅周期、入射角、占空比、刻槽深度等光栅参数对亚波长光栅谐波分离的能力,即三倍频光衍射效率的影响。结合谐波分离的基本要求,给出了亚波长光栅的加工误差要求:满足谐波分离的亚波长光栅的各项参数的误差范围均在亚微米量级,其中加工精度要求最高的是刻槽深度。为亚波长光栅应用于高功率固体激光驱动器谐波分离提供了理论支持。 展开更多

关键词 衍射光学 亚波长光栅 矢量衍射理论 谐波分离

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抗反射亚波长光栅的特性研究

14

作者 王植恒 傅克祥 +1 位作者 文军 王磊 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S2期97-97,共1页

抗反射亚波长光栅的特性研究王植恒傅克祥文军王磊（四川大学物理系成都６１００６４）本文利用矢量衍射理论的数值求解方法，研究了亚波长光栅结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比、光栅周期）对反射率的影响，发现不仅光栅深度、占... 抗反射亚波长光栅的特性研究王植恒傅克祥文军王磊（四川大学物理系成都６１００６４）本文利用矢量衍射理论的数值求解方法，研究了亚波长光栅结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比、光栅周期）对反射率的影响，发现不仅光栅深度、占空比、光栅周期对反射率存在影响，而... 展开更多

关键词 亚波长光栅 抗反射 结构参数 反射率 二元光学元件 矢量衍射理论 基底厚度 占空比 光栅周期 亚波长结构

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带有相位拓朴数的环形相位板调控高斯光束的梯度力

15

作者 李劲松 高秀敏 张淑琴 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期225-229,共5页

用基于德拜近似条件的矢量衍射理论研究了带有相位拓朴数的环形相位板调控高斯光束的光梯度力分布,改变相位板环形区的相对半径或当相位板的相位以一定拓扑数呈现拓扑变化时,可以调节光学系统焦点区域的光梯度力分布,形成各种非常有规... 用基于德拜近似条件的矢量衍射理论研究了带有相位拓朴数的环形相位板调控高斯光束的光梯度力分布,改变相位板环形区的相对半径或当相位板的相位以一定拓扑数呈现拓扑变化时,可以调节光学系统焦点区域的光梯度力分布,形成各种非常有规则的几何形状的光陷阱,如当拓朴数分别取3,4,5,6时,可形成三角形、四边形、五边形和六边形光陷阱。此种相位板可用来构建可调的光镊系统,且通过调节相位板的各区域半径和拓扑数可以得到所希望的光陷阱。 展开更多

关键词 梯度力 相位板 高斯光束 光陷阱 矢量衍射理论 拓朴

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计算机光学元件的发展及现状

16

作者 杜诗研 李慎 江波 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期562-565,共4页

文章首先阐述了计算机光学元件的发展概况及其基本概念,然后逐一介绍了对其进行分析的3种主要方法,并对它们的应用范围、分类及其特点分别进行了比较。对计算机光学元件的研制和应用领域作了叙述,最后对其发展现状和前景作了简单介绍。

关键词 计算机光学 标量衍射理论 矢量衍射理论

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双周期嵌套微结构表面的抗反射特性 被引量：4

17

作者 沈思彤 李岩 +1 位作者 付跃刚 欧阳名钊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期272-277,共6页

为提高红外材料光学表面的抗反射能力,设计了一种具有双周期嵌套式结构抗反射超表面。通过分析在双周期嵌套式结构周围的介电常数ε变化情况,仿真模拟得到反射率。重点分析了当微纳结构发生变化时这种嵌套结构与单一结构表面抗反射特性... 为提高红外材料光学表面的抗反射能力,设计了一种具有双周期嵌套式结构抗反射超表面。通过分析在双周期嵌套式结构周围的介电常数ε变化情况,仿真模拟得到反射率。重点分析了当微纳结构发生变化时这种嵌套结构与单一结构表面抗反射特性的差别。通过改变嵌套结构表面占空比、顶底端直径比以及长径比等参数仿真模拟,对抗反射特性进行分析,最终优化出的结构在2.4～12μm的超宽波长范围内反射率均低于3.5%,在中长波实用波段范围内平均反射率低于1%。这种结构有效地保护了微结构形貌不被破坏,实现了单一结构抗反射特性效果的叠加,进一步降低了元件表面的反射率,可以作为一种新型的减反增透表面应用于红外窗口。 展开更多

关键词 双周期嵌套式结构 蛾眼结构 抗反射 超宽谱段 矢量衍射理论

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高通滤波器在荧光分子显微中的超分辨

18

作者 王燕燕 张耀举 庄友谊 《陕西科技大学学报（自然科学版）》 2010年第6期165-168,共4页

荧光局域显微是在倏逝场作用下荧光分子发光并成像.作者应用矢量衍射理论分析了高通滤波器对荧光局域显微镜的优化作用,包括光斑大小、光斑的强度和光斑的边瓣强度,研究了成像参数与高通滤波器的区域边界参数之间的关系.数值结果指出,... 荧光局域显微是在倏逝场作用下荧光分子发光并成像.作者应用矢量衍射理论分析了高通滤波器对荧光局域显微镜的优化作用,包括光斑大小、光斑的强度和光斑的边瓣强度,研究了成像参数与高通滤波器的区域边界参数之间的关系.数值结果指出,具有适当区域边界的高通滤波器对荧光分子显微可实现超分辨,并且荧光分子所在的样本层的折射率愈大,超分辨效果愈明显. 展开更多

关键词 荧光局域显微 高通滤波器 矢量衍射理论 超分辨

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紧聚焦的角向偏振艾里光束产生超分辨光针

19

作者 刘嘉伟 聂仲泉 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期390-395,共6页

为了研究角向偏振艾里光束的紧聚焦特性,采用理查德-沃夫矢量衍射理论分析优化了艾里光束的指数衰减因子、主环半径与比例因子对其入射光场分布的影响;分别研究了角向偏振艾里光束聚焦场分布与涡旋滤波器调制的角向偏振艾里光束的聚焦... 为了研究角向偏振艾里光束的紧聚焦特性,采用理查德-沃夫矢量衍射理论分析优化了艾里光束的指数衰减因子、主环半径与比例因子对其入射光场分布的影响;分别研究了角向偏振艾里光束聚焦场分布与涡旋滤波器调制的角向偏振艾里光束的聚焦场分布,得到亚波长的角向中空场分布与亮场分布,实验结果与理论模拟基本一致。进一步利用粒子群算法设计多环涡旋相位滤波器调制角向偏振艾里光束,紧聚焦后得到了超长无衍射超分辨的横向偏振光针。结果表明,光针的半峰全宽为0.395λ,聚焦深度为37.432λ,纵横比达到94.788;通过计算斯托克斯参量分析聚焦光场的偏振分布,发现聚焦光场在径向偏振与角向偏振之间交替变化,且光束中心奇异点消失,实现了横向偏振的亮场分布。该研究在高密度的磁光存储、超分辨的光学成像、纳米光刻与粒子操作等领域具有广泛的应用。 展开更多

关键词 物理光学 高密度磁光存储 矢量衍射理论 角向偏振光 斯托克斯分量

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