[发明专利]基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法

权利要求书

1.基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，包括如下步骤：

对沿x方向偏振的入射光，其传播到探测面上任意一点(x,y)，可以将入射面x方向的电场强度E_x分解为s光E_s和p光E_p，考虑入射光由入射面上任意一点(ξ,η)传播到探测面上任意一点(x,y)，E_s不改变方向，E_p改变方向，所述探测面为透镜的焦平面或任意z距离的平面；

对改变方向的E_p和不改变方向的E_s重新进行矢量合成，可以得到x，y和z方向的分量E’_x、E’_y、E’_z；

将分量E’_x、E’_y、E’_z的表达式带入惠更斯-菲涅尔衍射公式可以得到矢量的惠更斯-菲涅尔衍射。

2.根据权利要求1所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，沿x方向偏振的入射光，从入射面上任意一点(ξ,η)传播到探测面上任意一点(x,y)上的x、y和z方向的偏振强度可以表示为：

3.根据权利要求2所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，将所述从入射面上任意一点(ξ,η)传播到探测面上任意一点(x,y)上的x、y和z方向的偏振强度代入惠更斯-菲涅尔原理得到的标量衍射公式，可以得到x、y和z方向的矢量衍射公式：

其中，m代表x、y或者z分量。

4.根据权利要求3所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，将所述公式(4)中相位项exp(jkr₀₁)展开并保留二次项，可以得到矢量菲涅尔衍射公式：

5.根据权利要求3所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，对于傍轴近似，可以认为z≈r₀₁，因此幅度系数可以用1/z²代替，得到近似1：

6.根据权利要求3所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，如果考虑公式(1)(2)(3)的傍轴近似，所述公式(1),(2),(3)中的r₀₁可以用z近似，因此得到近似2：

E′_x(x,y,z；ξ,η)＝E_x(ξ,η) (7)

E′_y(x,y,z；ξ,η)＝0 (8)

E′_z(x,y,z；ξ,η)＝E_x(ξ,η)[-(x-ξ)/z] (9)

将公式(7),(8),(9)代入所述公式(4)中，可以得到矢量惠更斯-菲涅尔衍射近似2，由此近似可知，入射光偏振为x偏振，探测面上占主导的仍然是x方向偏振，其次为z方向，而y方向偏振量最少，几乎为0。

7.根据权利要求3所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，当入射面有透镜或者物镜时，将透镜表达式代入所述公式(4)即可，所述透镜表达式如下：

8.根据权利要求1所述的基于光矢量分解合成及惠更斯-菲涅尔的矢量衍射算法，其特征在于，所述偏振的入射光包括任意偏振方向的线偏振入射光，径向偏振光，和圆偏振或者椭圆偏振入射光。