立方體光束整形器上的全內反射（FTIR）

摘要

 

光線(xiàn)分束器件在光譜學(xué)、干涉測量學(xué)和光通信領(lǐng)域的許多應用中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。一種常見(jiàn)的分束器是基于受抑全內反射（FTIR）的效果，因此由兩個(gè)玻璃棱鏡組成，并被一層非常薄的層隔開(kāi)。如果該層足夠薄，由于倏逝波隧穿到另一側，一部分光將透射通過(guò)邊界，而其余部分將會(huì )被反射。

建模任務(wù)

 

連接建模技術(shù)：亞波長(cháng)間隙

 

與表面交互的可用建模技術(shù)：

 

對于通過(guò)亞波長(cháng)間隙傳播的特殊情況，考慮倏逝波是至關(guān)重要的，因為這些波可以穿過(guò)間隙并實(shí)現受抑全內反射（FTIR）的效果。因此，使用S矩陣算法對該過(guò)程進(jìn)行嚴格地建模。
 

受抑全內反射（FTIR）

 

分層介質(zhì)組件
 

層矩陣求解器

分層介質(zhì)組件采用層矩陣電磁場(chǎng)求解器。該求解器在空間頻域（k域）中工作。它由

1.每個(gè)均勻層的特征模求解器和

2.一個(gè)用于匹配所有界面上的邊界條件的s矩陣組成。

本征模求解器計算每層均勻介質(zhì)在k域內的場(chǎng)解。s矩陣算法通過(guò)遞歸匹配邊界條件來(lái)計算整個(gè)層系統的響應。

這是一種以其無(wú)條件數值穩定性而聞名的方法，因為與傳統的傳遞矩陣不同，它避免了計算步驟中的指數增長(cháng)函數。 

 

更多信息：層矩陣S矩陣
 

非序列追跡

系統概述（光線(xiàn)結果概覽：系統3D)

 

間隙厚度分析

 

參考文獻：Chang Chien et al. “Design Analysis of a Beam Splitter Based on the Frustrated Total Internal Reflection”, Prog. Electromagn. Res., Vol. 124, 71-83, 2012.