光學(xué)探針的近場(chǎng)光波振幅和相位分布的時(shí)域有限差分算法研究.pdf

1、近場(chǎng)光學(xué)是研究距離物體表面一個(gè)波長(zhǎng)之內(nèi)的光學(xué)現(xiàn)象的學(xué)科,此區(qū)域含有用常規(guī)光學(xué)方法無法探測(cè)到的豐富納米光學(xué)信息.隨著近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡的快速發(fā)展,對(duì)近場(chǎng)光學(xué)的研究無論在理論上還是在實(shí)驗(yàn)上都獲得了重要進(jìn)展.在近場(chǎng)光學(xué)研究中,金屬膜光纖探針對(duì)于近場(chǎng)光學(xué)光波傳播性質(zhì)的研究具有重要的基礎(chǔ)意義,對(duì)近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡的原理與設(shè)計(jì)研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值.本文采用時(shí)域有限差分法(FDTD)對(duì)亞波長(zhǎng)尺度的錐形鍍膜光纖探針的近場(chǎng)光場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算模擬和理論研究,并首

2、次獲得了光學(xué)探針光波近場(chǎng)振幅分布和相位分布.全文共分五章第一章對(duì)時(shí)域有限差分法(FDTD)的發(fā)展過程、時(shí)域有限差分法(FDTD)的特點(diǎn)及在各方面的應(yīng)用進(jìn)行了綜述. 第二章介紹了時(shí)域有限差分法(FDTD)的基本原理.本章從麥克斯韋方程出發(fā),給出了時(shí)域有限差分法(FDTD)的基本差分方程,討論了時(shí)域有限差分法(FDTD)數(shù)值解的穩(wěn)定性與時(shí)間步長(zhǎng)和空間步長(zhǎng)之間的關(guān)系,對(duì)其數(shù)值色散問題進(jìn)行了分析. 第三章對(duì)時(shí)域有限差分法(FDT

3、D)中目前比較常用的完全匹配層(PML)吸收邊界條件的原理做了詳細(xì)的介紹.通過在計(jì)算區(qū)域截?cái)噙吔缣幵O(shè)置一種特殊介質(zhì)層給出了截?cái)噙吔缇W(wǎng)格點(diǎn)處場(chǎng)的特殊計(jì)算方法,使得用有限的網(wǎng)格空間就可以模擬電磁波在無界空間中的傳播. 第四章基于時(shí)域有限差分法(FDTD)對(duì)光透過亞波長(zhǎng)小孔后的電磁場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算,發(fā)現(xiàn)由于介質(zhì)的不連續(xù)性,光在傳播過程中失去了原來的偏振特性,產(chǎn)生了退極化現(xiàn)象.提出了對(duì)探針近場(chǎng)光波振幅和相位的時(shí)域有限差分法計(jì)算,首次獲得