[發明專利]一種光場分布平臺及其構建方法

在審

• 申請號: 202110421815.7
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113124762A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 唐婷婷;喬少杰;余博;梁瀟;孫萍;李朝陽
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01N21/41
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種光場分布平臺及其構建方法，其平臺包括光場轉移矩陣系統、光場靜態相位系統、光束位移弱測量調控系統、光場調控系統和光場水平位移調控系統；光場轉移矩陣系統用于分析光場的分布情況，獲得入射光束的反射系數和透射系數；光場靜態相位系統用于將入射光束分解成若干單色波，并利用入射光束的反射系數和透射系數計算其光束位移；光束位移弱測量調控系統利用弱測量方法將光束位移倍數放大；光場調控系統用于增強倍數放大后的光束位移；光場水平位移調控系統用于測量不同材料的光束位移變化。利用該平臺可快速獲取不同結構和參數環境下的光場位移與折射率，并且其結果可取決于所設定得不同參量。

技術領域

本發明屬于光場分布技術領域，具體涉及一種光場分布平臺及其構建方法。

背景技術

光場在不同結構中的分布特性是各類光電器件設計的基礎。近年來，各種光場調控的方式不斷被提出，包括各種波導結構，不同材料界面，以及各種其他物理現象(如表面等離子共振等)，使得光場調控變得靈活可控。另一方面，基于上述兩種效應的各種應用也時有出現，例如基于光場的磁場調控、溫度調控、波長傳感器和折射率傳感器等。

但是上述應用的出現是基于一個特定的結構和外部環境，需要科研工作者在理論推導的基礎上，不斷進行嘗試。而每一次材料、磁場強度、溫度、角度和波長等參量發生變化都需要為調整后的結構進行二次分析，以驗證其是否具有較為優異的結果與方案的可行性。

矩陣計算作為基于麥克斯韋方程的基礎運算結構，其計算方式被大量運用于微波和射頻等，并且深得科研工作者的喜愛，但是依然無可避免的陷入了繁瑣的計算過程以及分析中。

發明內容

本發明的目的是為了解決光場調控的問題，提出了一種光場分布平臺及其構建方法。

本發明的技術方案是：一種光場分布平臺，其特征在于，包括光場轉移矩陣系統、光場靜態相位系統、光束位移弱測量調控系統、光場調控系統和光場水平位移調控系統；

光場轉移矩陣系統用于分析光場的分布情況，獲得入射光束的反射系數和透射系數；

光場靜態相位系統用于將入射光束分解成若干單色波，并利用入射光束的反射系數和透射系數計算其光束位移；

光束位移弱測量調控系統利用弱測量方法將光束位移倍數放大；

光場調控系統用于增強倍數放大后的光束位移；

光場水平位移調控系統用于測量不同材料的光束位移變化。

本發明的有益效果是：本發明設計了一種在多層結構的基礎上計算不同外部環境下光場調控以及折射率的平臺，該平臺計算范圍包括了不同材料和層數的光波導結構、不同磁場與溫度雙外部環境。

基于以上系統，本發明還提出一種光場分布平臺的構建方法，包括以下步驟：

S1：采集入射光束的波長和入射角與材料的介電常數和磁導率，得到入射光束的反射系數和折射系數，構建光場轉移矩陣系統；

S2：將入射光束分解成若干單色波，并利用入射光束的反射系數和透射系數計算其光束位移，構建光場靜態相位系統；

S3：利用弱測量方法將光束位移倍數放大，構建光束位移弱測量調控系統；

S4：增強倍數放大后的光束位移，構建光場調控系統；

S5：測量不同材料的光束位移變化，構建光場水平位移調控系統，完成光場分布平臺的構建。

進一步地，光場轉移矩陣系統的構建包括以下子步驟：

A11：采集入射光束的波長和入射角與材料的介電常數和磁導率；

A12：根據入射光束的波長和入射角與材料的介電常數和磁導率，計算任意方向磁化的磁性介質的介電張量和波動方程；