一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法和系统，本发明专利技术通过对光散射场分析，建立了含有米氏散射项、一次干涉项和二次干涉项的物理模型。利用有限差分时域(FDTD)法对微纳米级双介质圆柱的散射场在横向电场(TE)和横向磁场(TM)两种模式下分别进行仿真得到的数值解对物理模型进行验证。物理模型解和FDTD数值解的一致性，充分说明基于物理模型估计光散射强度方法的有效性。当单色光照射微纳米级双介质圆柱时，利用本发明专利技术估计出光散射强度，进而可应用于利用微结构显色原理制成的像素颜色的计算过程中。

A method and system for estimating light scattering intensity of a micro nano double dielectric cylinder

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法和系统
本专利技术属于微纳光学领域，涉及双介质圆柱光散射强度的估计方法和系统。
技术介绍
微纳米级单介质圆柱的光散射问题已可以通过二维圆盘米氏散射理论求解，但双介质圆盘散射问题由于两圆盘之间复杂的多散射因素，难以求得精确理论解。精确解可以通过有限差分时域(FDTD)法的电磁场仿真获得，但是时域电磁场仿真需要一定的计算时间，且难以通过仿真结果得到光散射场的物理特性。由微米或纳米大小的介质材料所引起的光的衍射、干涉、折射、散射等现象是新兴的微纳光学领域所研究的问题。由微纳米级介质材料的光学原理所产生的显色现象称之为微结构显色或物理显色，物理显色已开始应用于高清晰度的显示技术中。双介质圆柱的光学散射问题是微纳光学领域中的基础性理论问题，弄清其散射物理特性有助于将微纳米级介质材料更好的应用于现代显示技术中。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上双介质圆盘散射问题由于两圆盘之间复杂的多散射因素，难以求得精确光散射强度的问题，本专利技术基于单介质圆盘的米氏散射模型构建了一种双介质圆柱光散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n设置待探测的两个相同的介质圆柱；/n控制辐射源以设定的入射线角向所述两个相同介质圆柱发射设定波长的入射光；/n对所述两个相同介质圆柱的散射光进行探测确定散射角；/n根据辐射源发射的入射光的波长、入射角、探测器测得的散射角以及预先确定的介质圆柱的横截面半径和介质折射率，构建以单圆盘米氏散射为基础的、同时含有一次干涉项和二次干涉项的光散射场的物理模型，并基于物理模型按TE模式和TM模式两种模式分别计算总的光散射强度。/n

【技术特征摘要】
1.一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置待探测的两个相同的介质圆柱；
控制辐射源以设定的入射线角向所述两个相同介质圆柱发射设定波长的入射光；
对所述两个相同介质圆柱的散射光进行探测确定散射角；
根据辐射源发射的入射光的波长、入射角、探测器测得的散射角以及预先确定的介质圆柱的横截面半径和介质折射率，构建以单圆盘米氏散射为基础的、同时含有一次干涉项和二次干涉项的光散射场的物理模型，并基于物理模型按TE模式和TM模式两种模式分别计算总的光散射强度。


2.根据权利要求1所述的一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法，其特征在于，根据辐射源发射的入射光的波长、入射角、探测器测得的散射角以及预先确定的介质圆柱的横截面圆盘半径和介质折射率构建光散射场的物理模型，具体包括：
(1)根据入射单色光的波长、介质圆盘的半径r和折射率n，按横向电场TE模式和横向磁场TM模式两种模式分别计算单介质圆盘的散射强度和
(2)构建以单圆盘米氏散射项SMie为基础的、同时含有一次干涉项Scat1st和二次干涉项Scat2rd的物理模型，表达式如下：
S2-cyn(θ)＝SMie(θ)·Scat(θ)
＝SMie(θ)·|Scat1st+η·Scat2rd|2
其中θ为散射角，η为二次散射系数，Scat1st为一次干涉项，Scat2rd为二次干涉项；
(3)按TE模式和TM模式两种模式分别计算干涉项；
(4)按TE模式和TM模式两种模式分别计算总的光散射强度，输出不同模式的结果，两种模式的计算表达式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：朱栋，冯成涛，宦娟，储开斌，朱正伟，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32