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多级台阶相位型菲涅耳波带片的矢量衍射

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简介：
本文研究了多级台阶相位型菲涅耳波带片的矢量衍射特性，分析其在不同参数下的衍射图样，并探讨其在光学系统中的应用潜力。 采用矢量Rayleigh-Sommerfeld (VRS) 衍射理论分析了高数值孔径多台阶相幅型菲涅耳波带片(M-SHFZP)的聚焦场分布情况。当线性偏振光垂直入射至M-SHFZP时，研究发现：1）由于薄膜透射率随刻蚀深度的变化而改变，导致实际中的M-SHFZP 聚焦强度低于多台阶纯相位型菲涅耳波带片(M-SPFZP)的聚焦强度；然而，其光斑大小与M-SPFZP基本一致。2）随着台阶数增加，聚焦光的强度增大，但焦点尺寸不随台阶数量的变化而变化。3）对于低数值孔径的M-SHFZP，在轴线上的强度呈现出多个峰值分布模式；而对于高数值孔径的情况，则高级次焦点的强度被显著抑制。当台阶数目增多和数值孔径变大时，这种对高级次焦点的抑制效果更加明显。VRS 矢量衍射理论计算结果与时间域有限差分法(FDTD) 模拟结果基本吻合。

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  • 多级台阶相位型菲涅耳波带片的矢量衍射
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    本文研究了多级台阶相位型菲涅耳波带片的矢量衍射特性，分析其在不同参数下的衍射图样，并探讨其在光学系统中的应用潜力。 采用矢量Rayleigh-Sommerfeld (VRS) 衍射理论分析了高数值孔径多台阶相幅型菲涅耳波带片(M-SHFZP)的聚焦场分布情况。当线性偏振光垂直入射至M-SHFZP时，研究发现：1）由于薄膜透射率随刻蚀深度的变化而改变，导致实际中的M-SHFZP 聚焦强度低于多台阶纯相位型菲涅耳波带片(M-SPFZP)的聚焦强度；然而，其光斑大小与M-SPFZP基本一致。2）随着台阶数增加，聚焦光的强度增大，但焦点尺寸不随台阶数量的变化而变化。3）对于低数值孔径的M-SHFZP，在轴线上的强度呈现出多个峰值分布模式；而对于高数值孔径的情况，则高级次焦点的强度被显著抑制。当台阶数目增多和数值孔径变大时，这种对高级次焦点的抑制效果更加明显。VRS 矢量衍射理论计算结果与时间域有限差分法(FDTD) 模拟结果基本吻合。
     
  • MATLAB中的菲涅耳衍射
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    本文介绍了如何使用MATLAB进行菲涅耳衍射的模拟和分析，探讨了该过程中的关键参数及其对衍射图案的影响。 使用传递函数计算衍射场时需注意其局限性：当传播距离过长时，会导致衍射场变得非常大，难以进行有效观察。
     
  • fner.rar_菲涅尔_菲涅尔波带片_衍射效应_衍射元件_设计
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    本资源包探讨了菲涅尔波带片及其在光学中的应用，特别关注其产生的衍射效应。它提供了一个关于如何设计此类衍射元件的实用指南和理论分析。 菲涅尔波带片设计采用菲涅尔波带片的方式设计衍射光学元件的位相分布。
     
  • 基于MATLAB的菲涅耳衍射
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    本研究利用MATLAB软件进行数值模拟，深入探讨了菲涅耳近似下的光波衍射现象，分析不同条件下衍射图样的变化规律。 基于MATLAB的菲涅耳衍射仿真模拟适用于光学仿真的初学者学习，并可作为其他光学衍射仿真的参考资料。
     
  • fresnel.zip_fresnel_site:www.pudn.com_菲涅尔SFFT_菲涅尔衍射_衍射算法
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    Fresnel.zip是一个包含菲涅尔快速傅里叶变换（SFFT）代码和资源的压缩文件，适用于研究菲涅尔衍射现象。该资料可在www.pudn.com下载。 通过三种不同的算法来模拟实现菲涅尔衍射功能。
     
  • FFT.zip_S-FFT菲涅尔衍射模拟_菲涅尔变换_菲涅尔衍射
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    本资源包提供了一种用于模拟菲涅尔衍射现象的高效算法S-FFT，并包含了相关代码和文档，适用于光学及信号处理领域研究。 菲涅尔衍射是光学领域中的一个重要概念，涉及光波在通过或绕过障碍物时的传播现象，在光学成像、通信及设计等领域中具有重要作用。这个压缩包的内容显然与使用MATLAB进行的菲涅尔衍射仿真相关。 MATLAB是一款强大的数学计算和数据分析软件，包含处理信号和图像的功能，非常适合此类复杂的物理现象仿真实验。CX3_1.m和CX3_2.m两个文件很可能是用于实现菲涅尔衍射算法的MATLAB脚本或函数。 菲涅尔变换是一种近似方法，用来计算光波在远场区域中的衍射图案。快速傅里叶变换（FFT）是实现该变换的关键技术，在MATLAB中能够高效地将信号从时域转换到频域以揭示其频率成分，并应用于菲涅尔衍射问题的快速计算。 diffraction标签表明这个仿真关注的是光波遇到障碍物或缝隙后的弯曲现象，这通常涉及到波前如何在这些条件下发生改变。菲涅尔区域的概念是定义衍射强度的关键因素，在MATLAB仿真实验中，需要输入光源的位置、波长、障碍物的形状以及观察点的位置等参数，并通过FFT计算出衍射图案。 作为核心数学工具，菲涅尔变换基于近似假设：即在非常大的距离下光波可以被视为平面波。这使得菲涅尔积分能够简化为二维傅里叶变换，从而大大降低了计算复杂度。 这个压缩包提供了一套用MATLAB实现的菲涅尔衍射仿真程序，包括参数设定、FFT运算及结果可视化等功能模块。这对于学习和理解光学中的菲涅尔衍射现象以及如何利用编程工具进行物理仿真是非常有价值的资源。使用者可以通过修改这些脚本研究不同条件下的衍射效果，例如改变光源特性、障碍物形状与大小等，以加深对这一原理的理解。
     
  • MATLAB光学项目-波带片与菲涅尔波带片的衍射效应(3).zip
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    本项目通过MATLAB仿真分析了波带片及其变体——菲涅尔波带片在不同条件下的衍射效果，深入研究其成像特性。 使用MATLAB软件精确绘制衍射光学元件菲涅尔波带片。
     
  • 基于Matlab的高斯光束菲涅耳衍射仿真
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    本研究利用MATLAB软件进行数值模拟，探讨了高斯光束在菲涅耳近似的条件下通过不同介质时的衍射现象和传播特性。 基于Matlab的高斯光束菲涅耳衍射模拟可以提供详细的理论分析与实验验证相结合的方法来研究光学系统中的波前变化。这种方法不仅能够帮助深入理解激光在不同介质中传播时的行为，还能为设计高性能光学器件和系统提供有价值的参考数据。
     
  • 基于MATLAB的矩形孔径菲涅耳衍射仿真
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    本研究利用MATLAB软件平台，对矩形孔径产生的菲涅耳衍射现象进行了详细的数值模拟与分析。通过调整实验参数，探讨了不同条件下衍射图样的变化规律。 基于MATLAB的矩形孔径菲涅耳衍射模拟主要涉及利用该软件进行光波传播过程中的衍射现象研究。通过编程实现特定条件下（如不同距离、频率等）的光线透过矩形开口后的干涉与扩散效果，可以深入理解光学原理并应用于实际问题中。
     
  • 利用MATLAB进行菲涅耳直边衍射的仿真
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    本研究使用MATLAB软件对菲涅耳近似下的直边衍射现象进行了数值模拟，旨在探索不同参数条件下衍射图样的变化规律。 菲涅耳直边衍射是一种光学现象，在光线遇到无限长的直边物体时产生。这种情况下，光波会在边缘发生衍射，并形成一系列明暗相间的条纹图案。这一过程基于惠更斯-菲涅尔原理，该原理认为每个点光源产生的扰动可以被看作是波前上所有次级波源振动叠加的结果。 MATLAB作为一款强大的数学和图形处理软件，能够通过编程模拟这种衍射现象，并生成逼真的图像效果，便于学习者理解和掌握相关知识。在进行菲涅耳直边衍射的模拟时，首先需要理解其基本数学模型。根据惠更斯-菲涅尔原理，可以使用积分公式来表示衍射场的强度： \[ E(x, y) = \frac{1}{\lambda} F(z)\left[ 2E_0F\left(\frac{x - f}{z}\right) + \cdots \right] \] 其中，\( E(x, y) \) 表示光强分布； \( F(x) \) 是菲涅耳方程； \( x \) 和 \( y \) 代表空间坐标； \( z \) 是观察屏幕的位置；而波长和频率分别用符号 \( λ \) 和 \( k = \frac{2\pi}{λ} \) 表示。为了得到实际的光强分布，需要对菲涅耳方程进行数值积分。 在MATLAB中实现这一模拟时，首先定义相关参数如波长、直边位置和观察屏幕的位置等，并编写用于计算菲涅耳积分的函数。通常使用内置的数值积分函数（例如 `quad`）来完成这项工作。通过这些步骤可以生成一个名为 `CS=F(a)` 的函数，其中 \( a \) 代表直边的位置。 接下来，在程序中利用MATLAB的二维绘图功能创建x和y坐标网格，并将计算出的光强分布数据输入到如 `imagesc` 这样的绘图函数中。这一步骤生成的颜色映射图像能够直观地展示衍射图案，通过调整参数可以观察不同条件下（比如波长变化）的影响。 此外，MATLAB还支持动态模拟功能，可以通过动画显示随时间推移的光强分布情况，进一步帮助学生理解波动特性。利用MATLAB强大的计算能力还可以处理更复杂的衍射问题，例如考虑多色光源或各种形状障碍物的情况。 通过这种生动直观的教学工具，抽象的物理概念变得更加易于理解和记忆，在实际教学中能够显著提升课程内容的质量和吸引力。