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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
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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用于光盘分析的标量衍射理论综述 被引量：3
5
作者 王玉英 熊剑平 +1 位作者 马骋 贾惠波 《光学技术》 EI CAS CSCD 2003年第5期544-548,共5页
标量衍射理论是最早用于分析光盘读出光场的理论,它用标量函数描述光场,计算和理解读出过程比较简单。在只读光盘(CD及其兼容类)发展的过程中,它一直扮演着基础理论的角色。综述和比较了1970年以来的一些标量衍射理论,重点讨论了光盘信... 标量衍射理论是最早用于分析光盘读出光场的理论,它用标量函数描述光场,计算和理解读出过程比较简单。在只读光盘(CD及其兼容类)发展的过程中,它一直扮演着基础理论的角色。综述和比较了1970年以来的一些标量衍射理论,重点讨论了光盘信息符的模型及标量衍射分析方法等。对各种方法的优缺点作了评述,对如何定量描述标量衍射理论在分析高密度光盘方面的局限性问题提出了建议。 展开更多
关键词 标量衍射 光盘信息符 读出信号 二维光栅 只读光盘
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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
6
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
7
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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基于标量衍射的星间相干激光通信外差效率研究 被引量：3
8
作者 丁科 李晓峰 赵华 《半导体光电》 CAS 北大核心 2016年第1期95-99,103,共6页
针对本振光为高斯分布,接收信号光经望远镜聚焦后为艾里分布的情况,首先对高斯和艾里函数用数值计算的方式得到两种光斑最大外差效率:当艾里斑直径和高斯光束束腰直径之比为1.719时,最大外差效率为81.45%;然后介绍了光的标量衍射和Zern... 针对本振光为高斯分布,接收信号光经望远镜聚焦后为艾里分布的情况,首先对高斯和艾里函数用数值计算的方式得到两种光斑最大外差效率:当艾里斑直径和高斯光束束腰直径之比为1.719时,最大外差效率为81.45%;然后介绍了光的标量衍射和Zernike像差理论,分析了夫琅禾费衍射适用于相干聚焦光场的条件,计算了平面、高斯、艾里光场和Zernike像差的采样要求,对存在各种像差的光学系统的外差效率进行了仿真,分析了倾斜、离焦、像散、慧差、球差等基本像差及组合像差对外差效率的影响,结果表明:各种像差对外差效率的影响从低到高分别为像散、倾斜、离焦、慧差和球差;3dB外差效率损失对应相干系统的指标为跟踪误差优于1μrad(RMS),组合波像差优于0.1λ。研究结果对相干激光通信系统的链路损耗分配和光机系统的工程设计具有指导意义。 展开更多
关键词 星间相干激光通信 标量衍射 泽尼克像差 本振光 外差效率
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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
9
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
10
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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对傍轴标量衍射理论的修正分析
11
作者 安博 《渭南师范学院学报》 2013年第12期30-32,共3页
基尔霍夫衍射理论是根据格林定理和光的波动方程,选取合适的格林函数得出的.但基尔霍夫衍射理论存在内部的不自洽性,文章选取不同的格林函数对这种不自洽性进行了修正,并将修正结果应用于双缝衍射过程.结果表明:得出振幅不同的复函数,... 基尔霍夫衍射理论是根据格林定理和光的波动方程,选取合适的格林函数得出的.但基尔霍夫衍射理论存在内部的不自洽性,文章选取不同的格林函数对这种不自洽性进行了修正,并将修正结果应用于双缝衍射过程.结果表明:得出振幅不同的复函数,最终得到同样的衍射花样. 展开更多
关键词 标量衍射理论 格林函数 格林定理
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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：2
12
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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实物平板的标量衍射理论 被引量：1
13
作者 张英堂 翟林野 《纺织基础科学学报》 1993年第2期150-152,共3页
考虑了实物平板对光波的吸收和散射作用,在标量范围内得到了更为普遍的平面衍射公式,并且,在极限情况下过渡到基尔霍夫公式。由于没有人为的边界条件,基尔霍夫衍射公式的内在矛盾自行消除。
关键词 衍射 吸收 散射 实物平板 光波 标量衍射
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熔石英损伤修复形貌对光场调制的标量衍射理论研究
14
作者 周庆岩 向霞 《岭南师范学院学报》 2015年第3期35-42,共8页
熔石英表面损伤对于传输光场以及光学系统有诸多不利影响,CO2激光修复技术可以提高损伤阈值,有效地消除或减轻损伤对光路的影响.本文利用数学仿真工具MATLAB和标量衍射理论针对大尺寸高斯以及圆锥类型修复形貌(非蒸发和蒸发修复)对光调... 熔石英表面损伤对于传输光场以及光学系统有诸多不利影响,CO2激光修复技术可以提高损伤阈值,有效地消除或减轻损伤对光路的影响.本文利用数学仿真工具MATLAB和标量衍射理论针对大尺寸高斯以及圆锥类型修复形貌(非蒸发和蒸发修复)对光调制的影响进行相应的模拟仿真计算,获得修复形貌对传输光场的调制作用以及被调制光场在修复元件下游的衍射传输情况.本研究以355nm激光为激发波长进行相应的仿真计算,分别探讨了两种修复形貌对入射光场调制的异同以及该光场被调制后对下游光传输的影响.结果表明,CO2蒸发与非蒸发技术对损伤修复形貌的光场传输有着不同的影响,传输光场的调制度随着形貌的宽深比(半径R-深度L)不同而变化.因此,适当控制修复形貌及尺寸可在有效提高熔石英激光损伤阈值的同时避免调制光强过大对下游光学元件的再次损伤,以保证激光装置稳定运行. 展开更多
关键词 熔石英 修复形貌 标量衍射理论 光场调制
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基于标量衍射理论的两种等大倒立实像系统研究
15
作者 熊学辉 杨书羽 朱春莲 《江汉大学学报（自然科学版）》 2022年第5期5-11,共7页
在进行散斑干涉图像相减实验时,发现标准4f系统制备的全息图放入光路能得到干涉条纹,而单透镜4f系统制备的全息图却不能实现预期结果。针对该问题,利用标量衍射理论菲涅耳衍射模型逐面推导了这两种系统的物面和像面的光场分布,发现了这... 在进行散斑干涉图像相减实验时,发现标准4f系统制备的全息图放入光路能得到干涉条纹,而单透镜4f系统制备的全息图却不能实现预期结果。针对该问题,利用标量衍射理论菲涅耳衍射模型逐面推导了这两种系统的物面和像面的光场分布,发现了这两种系统的像面光场复振幅分布的区别。结果表明,两种系统的像面光场都含有因子-exp(j4kf)U_(0)(-x,-y),但单透镜系统比标准4f系统多了一个随像面不同坐标位置(x,y)变化的二次相位因子exp[jk(x^(2)+y^(2))/(2f)]。对于直接用眼睛观测和探测器检测,都是接收光强,不受相位因子的影响,这两种系统都成等大倒立的实像。但是在更精密的相干信息光学系统中,单透镜4f成像系统像面光场的二次相位因子的影响不能忽略。 展开更多
关键词 标量衍射理论 菲涅耳衍射模型 4f系统
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基尔霍夫标量衍射理论的推广和修正
16
作者 丁桂林 《商丘师范学院学报》 CAS 1990年第S2期16-21,共6页
本文将菲涅耳—基尔霍夫衍射公式推广到一般情况,对一般情况的基尔霍夫标量衍射理论中存在的不自洽性进行了修正;并利用积分变换方法将结果推广到非单色波的一般情况.
关键词 标量衍射理论 边界条件 格林函数
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一种基于标量衍射的光束偏转调制相位计算方法
17
作者 王帅 孙华燕 +1 位作者 郭惠超 都琳 《电子信息对抗技术》 2018年第3期64-67,72,共5页
光学相控阵的激光光束偏转方法具有低功耗及精度高等特点,其光束控制的精度及效率较大程度由调制相位分布决定。以二维标量衍射理论为基础,从频谱频移的角度分析了光学相控阵实现光束偏转的原理,将光束偏转等价为冲激函数在频域的作用... 光学相控阵的激光光束偏转方法具有低功耗及精度高等特点,其光束控制的精度及效率较大程度由调制相位分布决定。以二维标量衍射理论为基础,从频谱频移的角度分析了光学相控阵实现光束偏转的原理,将光束偏转等价为冲激函数在频域的作用。根据冲激函数的逆傅里叶变换,得到了实现二维光束偏转时相控单元所需加载的调制相位,并分析了这种调制方法能够实现的最大光束偏转角和偏转效率。最后进行了仿真分析和实物实验,结果表明,该方法能够实现光束的连续偏转,利用本文调制方法实现光束偏转的偏转角度偏差小于0.2mrad,偏转效率与理想效率偏差小于10%,证明了由频移角度考虑光束偏转问题的正确性。 展开更多
关键词 光学相控阵 光束偏转 标量衍射
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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
18
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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光盘光学系统标量衍射理论的有效性分析 被引量：7
19
作者 成先富 贾惠波 徐端颐 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第8期53-55,59,共4页
衍射计算是设计光盘光学系统的基础。由于光盘信息符（坑点）尺寸可以和波长相比较或更小，标量衍射理论的有效性必需进行检验。首先分析了标量衍射理论的能量计算误差。对于典型的坑点尺寸，标量理论的能量计算误差高达１９％。然后用... 衍射计算是设计光盘光学系统的基础。由于光盘信息符（坑点）尺寸可以和波长相比较或更小，标量衍射理论的有效性必需进行检验。首先分析了标量衍射理论的能量计算误差。对于典型的坑点尺寸，标量理论的能量计算误差高达１９％。然后用耦合波理论分析了入射波偏振态的影响。计算表明ＴＭ波和ＴＥ波的衍射特性与标量理论的结论相差较大，ＴＭ波和ＴＥ波的衍射行为也有差别。这种差别是由电磁场边界条件引起的，且会随着坑宽的缩小而增大。对于ＤＶＤ，标量理论的误差已经很大，要得到准确的结果就必须采用矢量衍射理论。 展开更多
关键词 标量衍射理论 光盘 偏振 光学系统 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
20
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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