【摘 要】
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光场是矢量场,若在光传播过程中,光阑孔径与光波波长可比拟时,光矢量各分量之间的耦合关系可忽略不计,此时可将矢量光波作为标量波处理,运用传统的标量衍射理论便可准确地解
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光场是矢量场,若在光传播过程中,光阑孔径与光波波长可比拟时,光矢量各分量之间的耦合关系可忽略不计,此时可将矢量光波作为标量波处理,运用传统的标量衍射理论便可准确地解决近轴、远场条件下的光波传输问题。但是在小尺度障碍物、大角度光源的衍射特别是小孔径的近场衍射,或光波传播介质为非均匀介质时,标量衍射理论已失效,用其所得的场分布与光场的精确分布存在误差,此时需考虑光场的矢量性,寻求严格的矢量衍射理论来解决问题。论文从波动方程出发,引入光波复振幅的矢量表达后,将矢量波动方程转化为不含时间的矢量亥姆霍兹方程,借助矢量格林定理并结合矢量分析理论求解矢量亥姆霍兹方程,得到瑞利-索末菲矢量衍射积分公式,并诠释其物理意义。通过对光传播距离分别做菲涅耳近似和夫琅禾费近似,得到菲涅耳矢量衍射积分公式和夫琅禾费矢量衍射积分公式。分别运用标量衍射理论和矢量衍射理论研究线偏振平面光波照明任意物体,对所得结果进行对比分析,得到矢量衍射理论、标量衍射理论的适用范围和使用条件,最终利用计算机模拟验证了所得结论的可靠性与可行性。论文所得结果有利于近场光学的研究,矢量衍射理论的研究丰富、完善了整个光学衍射理论。
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