光学电磁理论20161202精选.ppt

有限时域差分（FTDT）求解麦克斯韦方程组 假设电场和磁场都不随z变化，可将三维问题简化为二维问题。旋度方程可分成相互独立的两组方程。分别描述TE波和TM波。 z TE波（传播方向由电场方向决定） TM波（传播方向由电场方向决定） z z z y x H E H E 三维光束和二维光束 E(x, y, z, t) H(x, y, z, t) x z x y z z y x z E(x, y, t) H(x, y, t) FTDT方法的应用 非均匀介质中的光场计算 nΔt (n+1)Δt Yee氏元胞中TE波和TM波各光场量的节点位置关系 (n+1/2)Δt t(n) n+1/2 (i+1/2, j) n n+1 (i+1/2, j+1/2) H E E (i, j) (i-1/2, j+1/2) (i-1/2, j) (i, j+1/2) (i, j-1/2) Ex Ey Hz X(i) y(j) n-1/2 H 一阶差分格式 TE 波 一阶差分格式 TM 波 系数表达式 稳定性条件 光学实验常用器件和仪器简介 光的方向控制-反射镜 介质膜反射镜 优点：高反射率(99%)，高破坏阈值。 局限：对波长敏感，对入射角敏感 金属膜反射镜（金，银，铝等） 优点: 对入射角不敏感；银镜，铝镜对波长不敏感。 局限：反射率低于介质膜反射镜，破坏阈值较低。 如何让光束沿指定路径传输 光阑1 光阑2 镜面1 镜面2 步骤：扩大光阑1的光圈，调节镜面2，让光束穿过光阑2的中心； 缩小光阑1的光圈，调节镜面1，让光束穿过光阑1的中心； 循环上两个步骤，直至光束能够同时穿过光阑1和光阑2的中心。 光的偏振控制 电光控制 偏振片 布鲁斯特角 V 谐振腔内选偏 LED V 256个强度等级 V V 匀光板 背光板 偏振片 液晶 滤色片 偏振片 RGB色彩空间 光的偏振控制的应用-液晶显示设备 单片液晶投影机 光损失: 偏振片50%，滤色片67% 集光效率，液晶开口率，。。。 3LCD投影机 图片来自网络 偏振光转换器 1/2波片 遮光板 透镜阵列 光学成像设备 Charge Coupled Device(电荷耦合器件) 功能: 将光信号转化为电信号. 用途: 记录图象, 取代照相底片. 常用成像设备：CCD相机 实验室常用的CCD相机 工业CCD 特点: 1. 价格便宜(数百元)2. 操作方便3. 动态范围小, 通常8bit -- 256个灰度级4. 无制冷, 噪声水平相对较高 主要用途: 监控