一个学术问题，请老师们各述高见

liuxuanzhi333

我是西工院的，光电信息工程，今年毕业
主要课程
物理光学 应光  傅立叶光学  数字信号处理 数字图象处理
我QQ409542236  
想和在座的各位干过工程的学长门请教问题，或者做点学术研讨
比如下面这个问题，
我很想弄懂球面波的偏振态问题，
传统的物光书上在讲到偏振问题时最基础的模型一般都是从光线入手的。
对平面波或者平行光束的电矢量的一致偏振态我也能接受，
但是到了球面波似乎就没有哪本书能说的清楚了，因为在理论上电矢量可以在光线传播方向的垂面上的任意方向。物光书在谈到这时似乎是这么解释的：由于球面波在近轴或无穷远处可以近似认为是偏振的平面波，而分析球面波的电矢量方向性存在很大的复杂性，一般都当作标量去研究。
因为偏振问题对光波的干涉影响非常大，我很想弄清楚这一点，不知道有没有人深入的考虑过这个方面，能不能解答我的疑问。

liuxuanzhi333

没有人吗
我还想问全息方面的一些问题呢。

zemax

你可以这么理解，让球面波通过一理想的透镜变成平面波(球心在焦点上就可以)，透镜前后的偏振变化可以由电磁场的边界条件来确定，即在介质边界两侧电场切向分量连续，而电位移矢量的法线分量连续。这样如果你已知平面波的偏振，就可以计算出对应的球面波的偏振分布。

由于大多数的光学应用都满足很好的近轴条件，球面波当成标量波来处理，在实际大量的应用中是适用的。

dayang

zemax，你是光想想出来的还是碰到过这个问题？你这么一说就成了普物的问题了。呵呵，很牛。
这个我在做共焦腔时也考虑过……很久,也没弄得这么明白……基本功啊基本功。我当时用镜子，要简单一点，但别的参数搅进去就搞得很糊涂。没想到用透镜模拟，想到也不大会用，原因也是标量或者理想情况就够用了。

但有的全息用的是小孔光源来模拟球波，楼上的问题大概就是这种球波，我也很想知道这个如何分析。Thx。

liuxuanzhi333

谢谢斑竹和DAYANG的回答；
电磁场的边界条件比较容易理解，似乎可以解决光与一切物体相互作用的问题，但是具体到计算上好象很复杂。
通常学习的球面波都是理想模型，我学到的一种实际模型就是电偶极子，但是它的球面波离理想球面波差别很大，
好象振幅有余弦衰减。。
我还想问的是  在实际工程中怎样去模拟一个球面波，是不是就是把一束激光当作平面波 然后让其经过球面透镜，
就可以当作球心在焦点的球面波了？？  如果入射的激光是线谝的，这个出射球面波的偏振态应该是怎么样的？用不用考虑它的偏振态问题？？

zemax

呵呵，我也很久不碰这些基本问题，现在工作中也很难碰得到，就是看到了问题跟大家讨论一下，也不一定正确。
球面波的模拟，不考虑偏振，有两个要点，一是场振幅按1/r变化，二是等相面是一球面，即E=A/r Exp(-kr) Exp(iwt)

对于近轴传输条件满足时，不用考虑偏振问题，按平面波处理就可以。实际上近轴条件是一很宽松的条件，很容易满足，一般光束的发散半角在30度以内基本都可以用。

对于超大角度的球面波，显然是有楼主所说的偏振问题，偏振分布肯定是空间的，计算肯定是复杂的，而不管用哪种计算方法。比如说，此时将球面波转化成平面波的透镜不再是简单的球面镜，而是非球面镜，我说的思路只能看成一种物理上的理解，严格的计算我建议还是把麦克斯韦方程组吃透，那可是解决电磁场的万能钥匙，这个我也不太熟了。

至于dayang兄说的用小孔光源来做球面波模拟，只要工作距离远大于小孔的尺寸，就可以把小孔看成很好的球面波光源，显然这种情况下近轴条件是很好满足的，因此也就没有偏振的问题了。

我觉得楼主的疑问的来源之一就是书上一般没有说明球面波处理成标量波的确切条件，往往含糊一笔带过。楼主这种质疑的精神是很好的。

[ 本帖最后由 zemax 于 2008-1-21 00:31 编辑 ]

dayang

近轴是够用了。 thx zemax。



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。。。。。

liuxuanzhi333

引用：‘我觉得楼主的疑问的来源之一就是书上一般没有说明球面波处理成标量波的确切条件，往往含糊一笔带过。’

确实是这样的。但是我现在甚至怀疑  线偏的平面光在透过无像差透镜后 得到的近轴的球面波的谝振态也是杂乱无章的，因为从感性上讲，球面波在空间4∏立体角内都存在对称性，无论出射时电矢量向哪个方向都是地位平等的，从来没有任何人计算或说明它应该是怎样偏振，从来都只是用位相差来描述干涉。我想到这时，往往会沮丧，郁闷至极，  有时候甚至怀疑整个的光学理论。。。哎~~~~~~~

我会发一个新贴讨论一些全息的问题，欢迎斑竹回答我，再谢。。。

liuxuanzhi333

我会发一个新贴讨论一些全息的问题，欢迎斑竹回答我，再谢。。。

[ 本帖最后由 liuxuanzhi333 于 2008-1-24 02:08 编辑 ]

liuxuanzhi333

坦率的讲，我对光的波动性的理解 只在于机械波模型的程度
我发现在这样一个理解层面上已经可以解释很多的疑问了，
谁能讲的清 光到底是个什么东西，哎 天~~

想把光的微粒和波动统一起来，就想到了电子的衍射现象。。
我有时瞎想，把光的频率概念 统一到光子微粒上，是不是就相当于 宏观物体所谓的 固有频率啊？
确实是胡想 ，见笑了 学长们。

njit

这里除了没有院士，什么货都有，用高手如云形容一点也不过分。
要看你的话题有没有兴趣回答了。

liuxuanzhi333

NJIT朋友，我猜您是高手，呵呵，能解答小弟的疑问吧，谢谢~~