位相光栅色散特性的矢量衍射理论分析

在矢量衍射理论基础上给出了适用于任意斜入射下位相光栅反射区和透射区的广义光栅方程和广义色散公式，对位相光栅色散能力做了理论和数值分析，考察了入射角、入射方位角、入射波长、光栅周期、衍射区域介质折射率和衍射级次等六个物理量之间的相互制约关系，确立了光栅约束不等式，指出了提高光栅色散的所有可能的途径. 关键词： 位相光栅 色散特性 矢量衍射理论     

位相光栅的衍射级次

用矢量衍射理认讨论了位相光栅衍射级次的有限性及其与入射角的关系，得出的吉论与用光程方法得出的结果一致，作出了在不同入射角条件下各衍射级次的分布图，给出了求解各级衍射波方向的公式。     

衍射光栅位相拼接的计算分析

从光学远场衍射的原理出发 ,研究了两块具有完全相同参数的衍射光栅间相互拼接时不同的位相与谱线强度变化的特性关系 ,建立了相应的数学模型 ,并利用计算机进行了模拟计算。计算的结果表明 :拼接出的光栅比其中单一一块光栅在增加了光强的同时也提高了分辨率 ,为通过采用拼接方法来获取大面积光栅提供了理论依据。     

光栅衍射像的反差,位相和周期的分析

本文从理论上导出了相干光照明了菲涅耳衍射场中离开泰伯自成像平面时光栅像的反差、位相和周期的变化。得到了球面波和平面波照明下,光栅的傅里叶像生成的条件,从而定量地说明了泰伯效应与Lau效应的某种一致性。理论结果被实验验证。     

位相光栅的严格模式理论及其全反射特性

用严格的模式理论研究了位相光栅中的电磁场分布和各衍射级次的衍射效率.用分段解析函数来表达本征函数，而不采用无穷级数的方法.利用稳定、快速和精度高的递推公式来计算反射透射阵和振幅系数阵，从而能处理任意多台阶的位相光栅.数值计算结果表明，存在全反射.也讨论了全反射的条件和物理机制. 关键词：     

金属光栅的矢量模态理论

采用矢量模式场展开的方法来研究任意槽形金属光栅对矢量波的衍射效率.当线偏振光在光栅主截面内入射时,其结果与已报道的相同.     

位相光栅偏振特性的耦合波分析

基于麦克斯韦方程组和电磁场的边界连续条件，本文导出了位相光栅的严格的矢量耦合波衍射方程，指出了各级次衍射波之间存厢互耦合作用，并分析了光栅的偏振效应，得到光栅在不同偏振方式下的衍射特性，实验测试结果验证了理论分析和正确性。     

光盘光学系统的矢量衍射理论分析

本文以完整的矢量衍射理论分析了光盘光学系统。首先将入射的聚焦光束分解为平面波谱 ,得到每个平面波的振幅矢量 ;然后计算光盘对每个平面波的衍射 ,得到衍射波的振幅矢量 ,从而得到了整个衍射波场的空间频谱 ;最后计算物镜光瞳上的能通量 ,得到光盘系统的读出信号。在衍射计算中 ,光盘被定义为二维金属光栅 ,根据信息符的不同模型 ,选用坐标变换方法、耦合波方法或模态方法。对于典型的 DVD光学系统来说 ,矢量理论的结论与标量理论相差甚远 ,要得到正确的结果就必须采用矢量衍射理论     

半圆形金属光栅的矢量模态理论

采用了Ｈａｎｓｅｎ矢量波函数理论研究半圆形金属光栅的衍射效率问题，该方法适用于任意入射方向，任意偏振态入射场衍射问题的研究，结果表明，当入射光为ｐ或ｓ型偏振光时，其结果与文献（１）的结果相同。     

矩孔金属光栅矢量模式理论的数值计算

根据矩孔金属光栅的矢量模式理论，计算了不同入射方向，波长及偏振态情况下衍射场的分布，研究了不同光栅结构对衍射效率，偏振态变化的影响；同时，根据实际需要，加工制作了一批不同深度的矩孔光栅样品，进行了实验测量，并将计算值与实验值进行了比较，两者基本相符。     

近红外亚波长硅光栅偏振器的设计

利用泄漏模共振效应以及等效介质理论设计出工作在近红外波段的一维亚波长硅光栅偏振器。采用散射矩阵方法和时域有限差分方法对结构进行设计和优化,模拟结果显示在正入射条件下,该偏振器在1284-1575nm波长范围内的消光比大于100（20dB）,而TM模的透射率高于98％。同时对该偏振器的角度特性以及制备容差进行了讨论,计算结果表明该偏振器具有较大的角度与制备容差。     

Calculation of Diffraction Characteristics of Sub wavelength Conducting Gratings Using a High Accuracy Nonstandard Finite-Difference Time-Domain Method

Gratings with subwavelength groove depth and period are frequently used in optics for various purposes. The polarization dependent diffraction characteristics of subwavelength (high frequency) gratings can only be calculated by solving Maxwell’s equations of electromagnetism. In this paper, we calculate the classical diffraction characteristics of subwavelength conducting gratings numerically, using a new high accuracy version of nonstandard finite-difference time-domain (NS-FDTD) algorithm. For the purpose of analysis, we employ a gold sinusoidal grating with light incident at a large angle. We have compared high accuracy NS-FDTD simulation results with those obtained from standard finite-difference time-domain (S-FDTD), and the finite element method (FEM) simulations.     

三阶矢量有限元方法精确计算轴对称谐振腔高阶模

为了进一步提高数值求解谐振腔高阶模的精度，本文提出了三阶矢量有限元方法，并针对二阶矢量有限元轴对称谐振腔高阶模计算程序Cafe对曲线边界的计算能力较差和计算速度较慢的缺点做了改进. 在这些改进的基础上编制了三阶矢量有限元轴对称谐振腔高阶模计算程序meshmatrix3，得到了很好的结果.     

A New Method of Solving Multimode Coupled Equations for Analysis of Uniform and Non-Uniform Fiber Bragg Gratings and Its Application to Acoustically Induced Superstructure Modulation

A new and simple mathematical formulation that is employed to analyze numerically coupled-mode equations modeling uniform and non-uniform gratings in optical fiber is investigated. This method would be straightforward and thus beneficial to solve multimode coupled equations in comparison with a previously used fundamental matrix method, and the Runge--Kutta algorithm. The new formulation proposed in this study is applied to calculate transmission and reflection spectra of core mode and higher-order cladding modes of acoustically induced superstructure modulation caused by microbending through fiber Bragg gratings (FBGs). Co-directional and contra-directional couplings based on acoustically induced modulation in FBGs have been discussed for a variety of induced coupling coefficients.