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在光学仿真中,我们所面临的大多是光与衍射光学元件(DOE)的相互作用问题。入射光经过衍射光学元件之后的光场分布,是我们尤为感兴趣的。

本文以光栅这种最常见也是最简单的衍射光学元件为例,仿真实现光栅的泰伯效应。


1.原理分析

1830年泰伯发现了一个有趣的现象:用单色平面波垂直照射一个周期性物体(如透射光栅)时,在物体后面周期性距离上会出现物体的像。这种自成像效应就是泰伯效应。我们需要注意的是,泰伯效应不是一种透镜成像,而是衍射成像

一维的周期性物体,其复振幅透过率为:

公式中d为周期。当采用单位振幅平面波垂直照明时,紧靠物体后的光场分布即为

。它可以看作频率取离散值
的无穷多平面波分量的线性叠加。
表示各平面波分量的相对振幅和相位。

讨论与物体相距z的观察平面上的光场分布,我们可以默认

最后

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