[发明专利]一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法

权利要求书

1.一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：首先，给出想要计算的任意光栅的一个周期的结构，将其绘制在平面直角坐标系中，给出其对应的函数解析式；其次，给定光栅材料的折射率、入射光波的波长和入射角，将入射光束分解为若干细小光束，运用射线光学的方法获得平行于光栅的平面上的振幅强度分布；然后，运用波动光学的方法，计算细小光束的光程，给出同一平行光栅的平面上的相位分布，从而得到该平行于光栅的平面上的复振幅分布；最后，利用基尔霍夫衍射积分求解远场复振幅分布，得到该一维反射光栅的各级衍射角和各级衍射效率。

2.根据权利要求1所述的一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：所述任意光栅的一个周期的结构，既包括常用光栅的一个周期的结构，又包括任意曲线形成的光栅的一个周期的结构。

3.根据权利要求1所述的一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：所述任意光栅的一个周期的结构，应当选取光栅中两个相邻周期中最高点之间的部分，以形成一个半封闭的反射腔。

4.根据权利要求1所述的一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：所述光栅材料的折射率，应当是给定波长对应的材料折射率。

5.根据权利要求1所述的一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：所述将入射光束分解为若干细小光束，运用射线光学的方法获得平行于光栅的平面上的振幅强度分布，是指将入射光线分成宽度相等的、足够细的若干束光，根据射线光学理论，计算每一束光在权利要求3所述的半封闭的腔内的反射情形，直至光束射出腔外，记录每一束光的出射角度，出射位置，在腔内的反射次数、每次反射的反射角和光程；根据菲涅尔公式计算每束光反射时的反射率，得到光束到达腔外时的强度；将若干束光束的强度按其出射的位置叠加，得到平行于光栅的平面上的振幅强度分布。

6.根据权利要求1所述的一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：所述运用波动光学的方法计算细小光束的光程，给出同一平行光栅的平面上的相位分布，是指运用权利要求5所述的光束光程，计算每一束光从进入腔内到射出腔外的相位变化值，从而得到平行于光栅的平面的相位分布。

7.根据权利要求1所述的一种计算一维反射光栅远场分布的标量衍射理论算法，其特征是：所述基尔霍夫衍射积分，是指由麦克斯韦方程组推导出的仅作标量近似的积分形式，将权利要求6所述复振幅分布代入基尔霍夫积分公式中，即可得到远场振幅分布。