标量衍射理论是波动光学模拟的物理基础.这一理论基础的结果是将电磁波在真空中的传播作为线性系统进行处理. 对于单色波,系统观察平面的电场矢量是源平面电场矢量和自由空间脉冲响应的卷积. 因此,线性系统理论和傅里叶分析是研究波动光学必不可少的工具. 使用离散傅里叶变换获得模拟的有效计算算法.…

<Numerical simulation of optical  wave propagation>内容 1. 介绍光波传输的基础理论.离散采样方法.基于MATLAB平台的编码实例以及具体应用场合. 2. 涉及到衍射光学现象,特别是结合传输的路径和传输的介质,已经无法得到准确的解析解,常常需要利用数值离散的算法来得到逼近真实结果的数值解,并最终给出可视化的图形结果.但对于衍射现象数值模拟仿真难度比较大,且需要的计算资源较多,利用离散傅里叶变换的数值方法是最常用的数值方法,即在有限尺寸网格点上…

三  执行湍流仿真 基本参数设置: 光场条件:波长wvl,源平面的光场U 传播几何结构:观察面孔径尺寸D2,传播距离Dz 湍流条件:大气折射率结构常数Cn2 1. 准备工作 确定传播几何结构 (程序:source_turbulence_receive_parameters.m) 已知:观察面孔径尺寸D2.波长wvl.传播距离Dz 计算:观察平面感兴趣区域的直径为DROI=4*D2:点光源中心波瓣D1=wvl*Dz/DROI:波前曲率半径R=Dz 计算湍流条件 (程序:source_turbule…

2.蒙特卡洛相位屏 大气折射率变化是一个随机的过程,通过大气的光程长度也同样是随机的.因此,湍流模型仅给出统计平均值,如折射率变量的结构函数和功率谱. 建立大气相位屏的问题就是产生随机过程独立表达式的问题,即相位屏的建立是通过把计算机产生的随机数变换为采样点网格上的两维相位值阵列来实现的,相位值阵列具有与湍流引起的相位变化相同的统计特性. 为了在有限的网格上生成相位屏,相位通常被写成各种基底函数的权重加和,常用于这一目的的基组为泽尔尼克多项式和傅里叶数列(FS),这两种基组各有优缺点. (一)F…

一 分步光束传播方法 到目前为止,人们已经设计出传播算法,用于模拟通过真空和通过可用光线矩阵描述的简单光学系统的传播. 其中分步光束传播方法除了描述上述传播过程,还有更复杂的应用,包括:部分时间和空间相干光源.通过确定结构(如光纤)和集成光学设备的相干传播.通过随机介质(如大气湍流)的传播等. 分步光束传播方法包括: 两步传播方法:分两个步骤估算菲涅尔衍射积分,网格间隔可以通过两个传播的距离进行调整: 角频谱传播方法:使用了菲涅尔衍射积分卷积形式的一些代数运算,运算引入了一个直接设定观察面网格间…

3.标量衍射理论 光源通常不是简单地平面.球面或高斯光束波.对于更一般的情况,必须使用更老练的方法来求解标量赫姆霍兹方程,需要利用格林定理并灵活使用边界条件. 基本问题:给定源平面光场U(x1,y1)情况下,观察平面光场U(x2,y2)是如何分布的? 答案由菲涅尔衍射积分方程给出.需要注意的是,这不是最一般性的解. 事实上,这是一个傍轴近似. 且式子(1.57)只有少量的解析解. 准确地数值求解菲涅尔衍射积分是相当困难的,这些困难主要是由于在有限的尺寸网格上使用了离散采样. 远场光波传播的模拟方…

2.麦克斯韦方程组的简单行波解 讨论通过线性.各向同性.均匀.无色散.无限电荷和电流的电介质材料的光波传输.在这种情况下,介质具有如下属性: (1)推导获得波动方程( 由麦克斯韦方程组导出的.描述电磁场波动特征的一组微分方程,是一种重要的偏微分方程 ,主要描述自然界中的各种的波动现象,包括横波和纵波,例如声波.光波和水波.) 该波动方程为赫姆霍兹方程(是一个描述电磁波的椭圆偏微分方程),U(x,y,z)只针对光场的复相位部分(无时间关系).进一步,定义 U(x,y,z)的单位为根号瓦每米(sqr…

原文链接 PMC/PEC Boundary Conditions and Plane Wave Simulation (FDTD) OptiFDTD now has options to use Perfect Electrical Conductor (PEC) and Perfect Magnetic Conductor (PMC) boundary conditions. You can choose which boundaries use the new conditions, and…

  Visualizing wave interference using FireMonkey By: Anders Ohlsson Abstract: This article discusses how you can generate your own dynamic 3-dimensional mesh for visualizing wave interference using Delphi XE2 and FireMonkey. Prerequisites! This artic…

链接. General Books on Electromagnetics When our department recently reviewed our junior-level text, we were struck by the large number of books now available from wh ich to teach introductory electromagnetics. Here, I mention only my two personal favo…