光場(chǎng)傳播仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
光場(chǎng)傳播仿真的實(shí)例教程
spm_id_from=333.999.0.0</a> ），介紹了使用背景場(chǎng)仿真線偏振，圓偏振，橢圓偏振在真空中的傳播。</p><p>具體如下：</p><p>1，平面光在真空中的傳播</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif" title="1，背景場(chǎng)-平面光.gif" alt="1，背景場(chǎng)-平面光.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?
展開(kāi) 28，F(xiàn)DTD仿真渦旋光的傳播 ￥1000
fdtd內(nèi)置有平面光，高斯光，模式光，全場(chǎng)散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個(gè)渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個(gè)時(shí)候就需要編寫一些代碼將光源導(dǎo)入到FDTD中。
下面是我簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單在FDTD中仿真的一個(gè)渦旋光的傳播。
渦旋光沿z軸向上傳播，兩側(cè)的4個(gè)動(dòng)圖是不同z值時(shí)的XY面的光強(qiáng)分布，可以看到xy面上好像是一個(gè)厄密特光不停的旋轉(zhuǎn)，與一般印象中的”甜甜圈“狀渦旋光相去甚遠(yuǎn)。這是因?yàn)檫@是時(shí)域中的結(jié)果，如果用監(jiān)視器轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域中的結(jié)果那么就像下圖
看一下yz面的頻域結(jié)果，也是明顯的空心狀
最后，檢測(cè)一下相位，是非常典型的”渦旋“
這里只展示渦旋光，至于其他光源的仿真暫時(shí)懶得仿了。如果你有其他特殊光源想在FDTD中入射仿真，先自己多多嘗試，實(shí)在不會(huì)可以找我代做，根據(jù)難度定價(jià)，一般難度1000元。下面是付費(fèi)內(nèi)容，F(xiàn)DTD入射渦旋光。
展開(kāi) 在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后的光場(chǎng)，當(dāng)時(shí)是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，
但是倘若沒(méi)有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來(lái)我慢慢推導(dǎo)了線偏振高斯光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后的光場(chǎng)，并用comsol仿真出來(lái)。這個(gè)聚焦光場(chǎng)的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。至于其他光，比如圓偏高斯光，渦旋光等等，以后有空在慢慢推吧。
如下是我的仿真結(jié)果
付費(fèi)內(nèi)容如下
展開(kāi) 偏振與振幅、相位和頻率一樣，是光的基本屬性之一[1]。一般而言，光的偏振指的是電場(chǎng)分量振蕩的方向。我們知道自然光的偏振是隨機(jī)的，當(dāng)自然光通過(guò)偏振器或在某些特定的界面反射就形成了特定方向上的偏振光，比如線偏振光和圓偏振光。偏振不僅在我們的日常生活中有很多應(yīng)用，包括偏振太陽(yáng)鏡，偏振相機(jī)和3D電影等，而且在偏振檢測(cè)和偏振成像等科學(xué)研究方面也得到了廣泛的應(yīng)用。但由于課時(shí)限制等原因，以上內(nèi)容基本是光學(xué)課程介紹的內(nèi)容，相對(duì)比較簡(jiǎn)單和陳舊。光學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了新型偏振光的提出，比如矢量光束。矢量光束由于其在垂直于光傳播方向的橫截面具有非均一性的偏振分布，在量子存儲(chǔ)、粒子操控、超分辨成像、納米光刻和激光加工等領(lǐng)域具有重要的潛在發(fā)展前景。因此，有必要引入光學(xué)發(fā)展前沿，鼓勵(lì)學(xué)生探索光學(xué)新發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)教研融合。同時(shí)，考慮到知識(shí)的難度，我們需要結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)光學(xué)理論和模型進(jìn)行精確仿真和可視化，從而直觀呈現(xiàn)抽象的物理過(guò)程，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率[2]。
本文以矢量偏振光束通過(guò)高數(shù)值孔徑物鏡的衍射為例，基于MATLAB模擬仿真展示偏振態(tài)對(duì)光場(chǎng)傳播過(guò)程和聚焦光場(chǎng)的影響。對(duì)于低數(shù)值孔徑透鏡，只需使用傍軸近似或夫瑯禾費(fèi)近似的標(biāo)量衍射理論。但是，對(duì)于高數(shù)值孔徑透鏡，聚焦光場(chǎng)與偏振狀態(tài)密切相關(guān)，特別是對(duì)于矢量光束，聚焦光場(chǎng)將呈現(xiàn)顯著的偏振特性[3], 此時(shí)就需要使用由RICHARDS B和WOLF E在德拜標(biāo)量衍射積分的基礎(chǔ)上建立的矢量衍射理論[4,5]。借助矢量衍射理論，可以精確描述矢量光束的衍射光場(chǎng)分布，包括振幅、相位和偏振態(tài)等。首先，根據(jù)矢量衍射理論推導(dǎo)了聚焦場(chǎng)分布積分表示；進(jìn)一步借助MATLAB仿真給出了矢量偏振光束入射情況下的聚焦光場(chǎng)分布，為學(xué)生提供直觀的可視化結(jié)果。
展開(kāi) 基于FDTD腳本驅(qū)動(dòng)的全流程：微型球體聚合空心球殼nanojet建模、散射光場(chǎng)及散射效率曲線繪制實(shí)踐
焚天神劍
關(guān)鍵詞：FDTD腳本編碼，全流程，異型球體建模，nanojet散射，散射效率曲線
本設(shè)計(jì)運(yùn)用FDTD腳本全流程，針對(duì)微型球體聚合的空心球殼nanojet展開(kāi)深入探究。從建模著手，精心調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)，成功搭建出精準(zhǔn)且完善的模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了空心球殼的結(jié)構(gòu)特征。在散射光場(chǎng)模擬環(huán)節(jié)，其呈現(xiàn)效果與預(yù)期幾近一致，直觀展現(xiàn)出光與納米結(jié)構(gòu)相互作用的細(xì)節(jié)。散射效率曲線繪制結(jié)果表明，不同球殼半徑在各異波長(zhǎng)下呈現(xiàn)出穩(wěn)定的差異規(guī)律。此項(xiàng)設(shè)計(jì)為納米光學(xué)研究、微納器件制備等領(lǐng)域提供了有力支撐，極具應(yīng)用潛力。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
納米球的外形輪廓如下圖左所示，預(yù)計(jì)產(chǎn)生的光場(chǎng)散射效果如右圖所示。
圖1 預(yù)期球殼外形以及散射效果
粗糙表面納米二氧化硅空心球，300-2500nm的波長(zhǎng)，球殼的直徑200-1000nm，外部小球40nm。對(duì)球體進(jìn)行編程建模，形成FDTD的參數(shù)列表以及模糊化處理的編碼。編碼的優(yōu)勢(shì)為波長(zhǎng)范圍、頻率采樣率、球殼半徑、微球半徑以及材料靈活設(shè)置，一鍵式操作。
圖2 model參數(shù)設(shè)置以及編碼
形成如下結(jié)構(gòu)樹(shù)以及規(guī)律排列的球形微球陣列。
圖3 結(jié)構(gòu)樹(shù)以及建模效果
掃描設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)掃描個(gè)性化編碼，設(shè)置好掃描數(shù)量和范圍，仿真后形成下列仿真好的文件（需要經(jīng)過(guò)一些仿真時(shí)間）。
圖4 掃描腳本以及生成的仿真結(jié)果
散射光場(chǎng)、效率曲線
首先，基于第二節(jié)的仿真結(jié)果，選取特定球殼半徑以及波長(zhǎng)序號(hào)，生成光場(chǎng)圖，見(jiàn)下圖效果。
展開(kāi) 
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光場(chǎng)傳播仿真的最新內(nèi)容
授課時(shí)間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開(kāi)課）
課程時(shí)數(shù)：2天/城市
授課地點(diǎn)：深圳市光明區(qū)鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊(duì)
課程費(fèi)用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費(fèi)、開(kāi)票稅金、午餐費(fèi))
課程簡(jiǎn)介
Course Introduction
光柵是現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學(xué)元件
基于FDTD腳本驅(qū)動(dòng)的全流程：微型球體聚合空心球殼nanojet建模、散射光場(chǎng)及散射效率曲線繪制實(shí)踐
焚天神劍
關(guān)鍵詞：FDTD腳本編碼，全流程，異型球體建模，nanojet散射，散射效率曲線
本設(shè)計(jì)運(yùn)用FDTD腳本全流程，針對(duì)微型球體聚合的空心球殼nanojet展開(kāi)深入探究。從建模著手，精心調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)，成功搭建出精準(zhǔn)且完善的模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了空心球殼的結(jié)構(gòu)特征。在散射光場(chǎng)模擬環(huán)節(jié)，其呈現(xiàn)效果與預(yù)期幾近一致
張寶武１,３，饒鵬輝２，Ｆｒａｎｃｅｓｃｏ?。疲酰螅铮?，霍劍鋒１，余桂英１，王道檔１
（１.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院，浙江 杭州３１００１８；２.訊技光電科技（上海）有限公司。上海２０００９２；３.比薩大學(xué) 物理系，比薩 意大利５６１２７）
摘要：為了深入研究掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（Scanning near-field optical microscope，SNOM）光纖探針導(dǎo)
張寶武1,3，饒鵬輝2，霍劍鋒1，余桂英1
( 1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院，杭州310018，2.訊技光電科技(上海)有限公司，上海200092；3.比薩大學(xué) 物理系，比薩56127)
摘要：為了研究掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(SNOM) 光纖探針的光學(xué)特性，采用基于場(chǎng)追跡方法的光學(xué)軟件VirtualLab Fusion 進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，取得了SNOM光學(xué)探針尖端外部光場(chǎng)的分布情況
fdtd內(nèi)置有平面光，高斯光，模式光，全場(chǎng)散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個(gè)渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個(gè)時(shí)候就需要編寫一些代碼將光源導(dǎo)入到FDTD中。
下面是我簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單在FDTD中仿真的一個(gè)渦旋光的傳播。
渦旋光沿z軸向上傳播，兩側(cè)的4個(gè)動(dòng)圖是不同z值時(shí)的XY面的光強(qiáng)分布，可以看到
在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后的光場(chǎng)，當(dāng)時(shí)是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，
但是倘若沒(méi)有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來(lái)我慢慢推導(dǎo)了線偏振高斯光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后的光場(chǎng)，并用comsol仿真出來(lái)。這個(gè)聚焦光場(chǎng)的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。至于其他光，比如圓偏高斯光，渦旋光等等，以后有空在慢慢推吧。
摘 要
偏振是光的基本屬性之一，也是光學(xué)課程教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容。但由于課時(shí)限制等原因，光學(xué)課程對(duì)于光的偏振介紹比較簡(jiǎn)單，內(nèi)容也局限于老舊內(nèi)容。隨著光學(xué)的發(fā)展，矢量偏振光束由于其獨(dú)特的特性已經(jīng)被廣泛的研究和應(yīng)用，因此，在光學(xué)課程中引入偏振發(fā)展的前沿知識(shí)，有助于學(xué)生探索新的光學(xué)發(fā)展領(lǐng)域，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，為推動(dòng)教研融合作出積極貢獻(xiàn)。本文以矢量偏振光束通過(guò)高數(shù)值孔徑物鏡的衍射為例，基于矢量衍射理論和
<p>在半年前，在b站錄了個(gè)視頻（<a href="https://www.bilibili.com/video/BV1yM4y137AX?spm_id_from=333.999.0.0" rel="noopener noreferrer" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1yM4y137AX?spm_id_from=333.999.0.0
