光學探針的近場光波振幅和相位分布的時域有限差分算法研究.pdf

1、近場光學是研究距離物體表面一個波長之內(nèi)的光學現(xiàn)象的學科,此區(qū)域含有用常規(guī)光學方法無法探測到的豐富納米光學信息.隨著近場光學顯微鏡的快速發(fā)展,對近場光學的研究無論在理論上還是在實驗上都獲得了重要進展.在近場光學研究中,金屬膜光纖探針對于近場光學光波傳播性質(zhì)的研究具有重要的基礎(chǔ)意義,對近場光學顯微鏡的原理與設(shè)計研究具有重要的應用價值.本文采用時域有限差分法(FDTD)對亞波長尺度的錐形鍍膜光纖探針的近場光場分布進行了計算模擬和理論研究,并首

2、次獲得了光學探針光波近場振幅分布和相位分布.全文共分五章第一章對時域有限差分法(FDTD)的發(fā)展過程、時域有限差分法(FDTD)的特點及在各方面的應用進行了綜述. 第二章介紹了時域有限差分法(FDTD)的基本原理.本章從麥克斯韋方程出發(fā),給出了時域有限差分法(FDTD)的基本差分方程,討論了時域有限差分法(FDTD)數(shù)值解的穩(wěn)定性與時間步長和空間步長之間的關(guān)系,對其數(shù)值色散問題進行了分析. 第三章對時域有限差分法(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的介紹.通過在計算區(qū)域截斷邊界處設(shè)置一種特殊介質(zhì)層給出了截斷邊界網(wǎng)格點處場的特殊計算方法,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. 第四章基于時域有限差分法(FDTD)對光透過亞波長小孔后的電磁場分布進行了計算,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.提出了對探針近場光波振幅和相位的時域有限差分法計算,首次獲得