[發明專利]一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法

有效

• 申請號: 201710435894.0
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN106990529B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 匡登峰;郭慧毅;董剛;陳曈;孫毅軒
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/42;G02B27/44
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1.一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：首先，給出想要計算的任意光柵的一個周期的結構，將其繪制在平面直角坐標系中，給出其對應的函數解析式；其次，給定光柵材料的折射率、入射光波的波長和入射角，將入射光束分解為若干細小光束，運用射線光學的方法獲得平行于光柵的平面上的振幅強度分布；然后，運用波動光學的方法，計算細小光束的光程，給出同一平行光柵的平面上的相位分布，從而得到該平行于光柵的平面上的復振幅分布；最后，利用基爾霍夫衍射積分求解遠場復振幅分布，得到該一維反射光柵的各級衍射角和各級衍射效率。

2.根據權利要求1所述的一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：所述任意光柵的一個周期的結構，既包括常用光柵的一個周期的結構，又包括任意曲線形成的光柵的一個周期的結構。

3.根據權利要求1所述的一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：所述任意光柵的一個周期的結構，應當選取光柵中兩個相鄰周期中最高點之間的部分，以形成一個半封閉的反射腔。

4.根據權利要求1所述的一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：所述光柵材料的折射率，應當是給定波長對應的材料折射率。

5.根據權利要求1所述的一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：所述將入射光束分解為若干細小光束，運用射線光學的方法獲得平行于光柵的平面上的振幅強度分布，是指將入射光線分成寬度相等的、足夠細的若干束光，根據射線光學理論，計算每一束光在權利要求3所述的半封閉的腔內的反射情形，直至光束射出腔外，記錄每一束光的出射角度，出射位置，在腔內的反射次數、每次反射的反射角和光程；根據菲涅爾公式計算每束光反射時的反射率，得到光束到達腔外時的強度；將若干束光束的強度按其出射的位置疊加，得到平行于光柵的平面上的振幅強度分布。

6.根據權利要求1所述的一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：所述運用波動光學的方法計算細小光束的光程，給出同一平行光柵的平面上的相位分布，是指運用權利要求5所述的光束光程，計算每一束光從進入腔內到射出腔外的相位變化值，從而得到平行于光柵的平面的相位分布。

7.根據權利要求1所述的一種計算一維反射光柵遠場分布的標量衍射理論算法，其特征是：所述基爾霍夫衍射積分，是指由麥克斯韋方程組推導出的僅作標量近似的積分形式，將權利要求6所述復振幅分布代入基爾霍夫積分公式中，即可得到遠場振幅分布。