衍射追迹法模拟计算菲涅耳波带片衍射特性

摘要

大多数光学教材,对于圆孔和波带片的菲涅耳衍射特性都是基于菲涅耳半波带法,仅分析轴上点的明暗情况。本文利用标量衍射理论,相邻两面的光线传播都是基于菲涅耳衍射模型,编制程序计算了圆孔的菲涅耳衍射特性,更进一步计算了菲涅耳波带片衍射特性。计算的菲涅耳衍射图直观明了地显示观察平面近轴区的完整光强分布,不同观察平面的轴上点的明暗由露出的半波带个数决定,与半波带法分析轴上点明暗一致。菲涅耳波带片在焦距f’处和f’/3、f’/5等次焦点处都会聚成一个亮点,能量集中在轴上点,有明显的聚光效应,如同透镜成像的焦点。而在f’/2、f’/4等观察面轴上点是暗点,能量分散到其他衍射级。不同观察平面上完整的光强分布图有利于深入了解菲涅耳波带片的衍射特点,为波带片的设计与应用提供更好的理论依据。