光學(xué)電磁理論20161202

有限時(shí)域差分（FTDT）求解麥克斯韋方程組假設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)都不隨z變化，可將三維問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維問(wèn)題。旋度方程可分成相互獨(dú)立的兩組方程。分別描述TE波和TM波。zTE波（傳播方向由電場(chǎng)方向決定）TM波（傳播方向由電場(chǎng)方向決定）zzzyxHEHE三維光束和二維光束E(x,y,z,t)H(x,y,z,t)xzxyzzyxzE(x,y,t)H(x,y,t)FTDT方法的應(yīng)用非均勻介質(zhì)中的光場(chǎng)計(jì)算nΔt(n+1)ΔtYee氏元胞中TE波和TM波各光場(chǎng)量的節(jié)點(diǎn)位置關(guān)系(n+1/2)Δtt(n)n+1/2(i+1/2,j)nn+1(i+1/2,j+1/2)HEE(i,j)(i-1/2,j+1/2)(i-1/2,j)(i,j+1/2)(i,j-1/2)ExEyHzX(i)y(j)n-1/2H一階差分格式TE波一階差分格式TM波系數(shù)表達(dá)式穩(wěn)定性條件光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用器件和儀器簡(jiǎn)介光的方向控制-反射鏡介質(zhì)膜反射鏡優(yōu)點(diǎn)：高反射率(>99%)，高破壞閾值。局限：對(duì)波長(zhǎng)敏感，對(duì)入射角敏感金屬膜反射鏡（金，銀，鋁等）優(yōu)點(diǎn):對(duì)入射角不敏感；銀鏡，鋁鏡對(duì)波長(zhǎng)不敏感。局限：反射率低于介質(zhì)膜反射鏡，破壞閾值較低。如何讓光束沿指定路徑傳輸光闌1光闌2鏡面1鏡面2步驟：擴(kuò)大光闌1的光圈，調(diào)節(jié)鏡面2，讓光束穿過(guò)光闌2的中心；縮小光闌1的光圈，調(diào)節(jié)鏡面1，讓光束穿過(guò)光闌1的中心；循環(huán)上兩個(gè)步驟，直至光束能夠同時(shí)穿過(guò)光闌1和光闌2的中心。光的偏振控制電光控制偏振片布魯斯特角V諧振腔內(nèi)選偏LEDV256個(gè)強(qiáng)度等級(jí)VV勻光板背光板偏振片液晶濾色片偏振片RGB色彩空間光的偏振控制的應(yīng)用-液晶顯示設(shè)備單片液晶投影機(jī)光損失:偏振片50%，濾色片67%集光效率，液晶開口率，。。。3LCD投影機(jī)圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)偏振光轉(zhuǎn)換器1/2波片遮光板透鏡陣列光學(xué)成像設(shè)備ChargeCoupledDevice(電荷耦合器件)功能:將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào).用途:記錄圖象,取代照相底片.常用成像設(shè)備：CCD相機(jī)實(shí)驗(yàn)室常用的CCD相機(jī)工業(yè)CCD特點(diǎn):

1.價(jià)格便宜(數(shù)百元)

2.操作方便

3.動(dòng)態(tài)范圍小,通常8bit--256個(gè)灰度級(jí)

4.無(wú)制冷,噪聲水平相對(duì)較高主要用途:監(jiān)控科學(xué)級(jí)CCD特點(diǎn):

1.價(jià)格昂貴

2.操作方便

3.動(dòng)態(tài)范圍大,通常16bit–6萬(wàn)多灰度級(jí)

4.有制冷,噪聲水平低主要用途:采集實(shí)驗(yàn)圖象并做定量分析特種科學(xué)級(jí)CCDICCD(IntensifiedCCD)特點(diǎn):1.價(jià)格昂貴2.高靈敏度,ns級(jí)時(shí)間分辨3.芯片易老化,使用壽命相對(duì)較短工作原理:

高壓光陰極------>微通道板----->熒光屏------>CCD用途:時(shí)間分辨的圖象采集光陰極微通道板磷屏感光CCD芯片光纖耦合器VEMCCD(ElectronMultiplyingCCD)特點(diǎn):

1.高靈敏度,高增益,與ICCD不同的是,電子倍增功能在感光之后完成.

2.芯片密封在惰性氣體中,不易老化,比ICCD使用壽命長(zhǎng).用途:用于微弱圖象信號(hào)的采集.EMCCD在關(guān)閉EM功能時(shí),等同于普通CCD.只有在探測(cè)微弱圖象信號(hào)時(shí),才需要打開EM功能.信號(hào)本身比較強(qiáng)時(shí)打開EM功能,信噪比反而不如普通科學(xué)級(jí)CCDCCD,ICCD,EMCCD

如何選取?不需要時(shí)間分辨的成像,用CCD.不需要時(shí)間分辨的弱信號(hào)成像,用EMCCD.需要時(shí)間分辨時(shí)：

1.光源(探針光)本身能夠提供時(shí)間分辨(持續(xù)時(shí)間小于ICCD快門):用CCD或EMCCD2.光源持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于ICCD快門:用ICCD

3.光源雖然能夠提供時(shí)間分辨,但強(qiáng)度很弱并且背景光噪聲水平較高:用ICCDCCD使用注意事項(xiàng)一定要避免強(qiáng)光照射?。?！實(shí)驗(yàn)中一定要使用衰減片，確保光強(qiáng)要由低到高；使用過(guò)程中衰減片盡可能貼近CCD入光口.在調(diào)光路時(shí)操作人員一定不要采集.實(shí)用過(guò)程中應(yīng)避免污染(灰塵