三维任意角度磁光光场分布计算系统、方法以及测试平台技术方案

本发明专利技术公开了一种三维任意角度磁光光场分布计算系统、方法以及测试平台，属于三维任意角度磁光光场分布计算技术领域，系统包括信息处理模块和运算模块，本发明专利技术的方法利用转移矩阵与反射透射参数算法，对任意方向磁场作用下的磁光光场分布进行计算，利用三维旋转可调电磁铁搭建三维任意角度磁光光场光子测试光路对系统计算结果进行实验验证与分析，同时搭建了测试平台，在验证了计算方法的可行性，同时对计算结果进行优化与校准，提高了三维磁光光场的计算准确度，采用上述一种三维任意角度磁光光场分布计算系统、方法以及测试平台，拓展了三维磁光光场的计算手段，提高了三维磁光光场的运算效率，提高了三维磁光光场的计算准确度运算效率。确度运算效率。确度运算效率。

【技术实现步骤摘要】
三维任意角度磁光光场分布计算系统、方法以及测试平台


[0001]本专利技术涉及三维任意角度磁光光场分布计算
，尤其是涉及一种三维任意角度磁光光场分布计算系统、方法以及测试平台。

技术介绍

[0002]光子自旋霍尔效应是指当一束线偏振光在非均匀介质中传输时，自旋相反的分量沿垂直于折射率梯度的方向朝相反方向漂移，从而导致此光束分裂成两束圆偏振光并分居在传输光束截面的两侧，与电子的自旋霍尔效应类似，两种圆偏振光对应于自旋电子，而折射率(相位)梯度对应于外场。光子自旋霍尔效应最根本的物理机制是光子的自旋
‑
轨道相互作用，目前，光子自旋霍尔效应已经被广泛应用于判定金属厚度、石墨烯层数、铁的磁光系数、材料的手征性、晶体导电性，同时可应用于生化传感和光学边缘检测等领域。
[0003]近年来，磁光材料(传输媒质的介电常数张量不对称)在光子自旋霍尔效应的调制中展示出了巨大的潜力。当一束线偏振光入射到磁性介质表面并发生反射时，会产生磁光克尔效应，磁光效应作用下的光子自旋霍尔效应现象统称为磁光光自旋霍尔效应，磁光光自旋霍尔效应可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维任意角度磁光光场分布计算系统，其特征在于：包括信息处理模块，用于信息的输入和处理，所述信息处理模块包括磁光介质薄膜尺寸信息处理子模块、光场传播信息处理子模块以及实际磁场信息处理子模块；运算模块，用于计算信息处理模块处理后的数据得到三维磁光光场，所述运算模块包括磁光介质体系复折射率运算子模块、磁光介质层介电特征参量运算子模块、磁光介质体系反射与投射系数运算子模块、磁光光场分布运算子模块以及质心追迹运算子模块。2.一种基于上述权利要求1的一种三维任意角度磁光光场分布计算系统的计算方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤S1：通过磁光介质薄膜尺寸信息处理子模块和光场传播信息处理子模块输入目标磁光介质薄膜的分层信息和入射光束信息；步骤S2：实际磁场信息处理子模块根据分层信息和入射光束信息获得磁场坐标磁场角；步骤S3：通过磁光介质体系复折射率运算子模块根据分层信息和入射光束信息计算每个分层复折射率系数；步骤S4：磁光介质层介电特征参量运算子模块根据分层信息、入射光束信息以及磁场坐标磁场角利用匹配的传播矩阵与动态矩阵计算获得相应的磁光介质层介电特征参量；步骤S5：磁光介质体系反射与投射系数运算子模块根据分层信息、入射光束信息以及磁光介质层介电特征参量计算出磁光介质体系光场所必须的反射与透射系数；步骤S6：磁光光场分布运算子模块根据最终的反射与透射系数获得所述的磁光反射光场的角谱；步骤S7：质心追迹运算子模块根据磁光反射光场的角谱形成三维的强度分布阵列图，对形成三维的强度分布阵列图强度进行归一化运算获得最终的三维磁光光场。3.根据权利要求2所述的一种三维任意角度磁光光场分布计算方法，其特征在于：在步骤S1中，目标磁光介质薄膜的分层信息包括分层数目、分层材料以及分层厚度，将分层信息进行分离获得目标磁光介质薄膜的厚度d、各分层的复折射率对角元元素各分层的复折射率非对角元元素磁光介质体系分层的介电张量主对角元元素以及介电张量非对角元元素其中n＝0、1、2
····
，代表了第n层，其中介电张量主对角元元素以及介电张量非对角元元素均为复数，即z＝a+bi；入射光束信息包括传播光束的波长λ、传播波数k0、传播光束相速度c、光束束腰宽度w0、光束入射角θ
i
、反射光波矢的y方向分量k
ry
以及总的传播光波矢K0。4.根据权利要求3所述的一种三维任意角度磁光光场分布计算方法，其特征在于：在步骤S2中，通过介电常数张量作为运算载体，将各层的磁场角度代入如下公式，磁光介质体系的实际外加磁场作用结果如下：
其中，为第n个磁光介质体系分层的介电张量主对角元元素，表示各层的磁场方向与坐标系中Z轴的夹角，表示各层的磁场方向在xy平面的投影与x轴的夹角，i为该元素采用虚数形式表示。5.根据权利要求4所述的一种三维任意角度磁光光场分布计算方法，其特征在于：在步骤S3中，磁光介质体系的每个分层复折射率系数计算公式如下：磁光介质体系的每个分层复折射率系数计算公式如下：其中，代表了第n个磁光介质体系分层的复折射率，为第n个磁光介质体系分层的介电张量主对角元元素，Ny为磁光介质体系折射率的y方向分量，θ
i
为光束入射角，为各分层的复折射率对角元元素。6.根据权利要求5所述的一种三维任意角度磁光光场分布计算方法，其特征在于：在步骤S4中，动态矩阵表示波与波之间的耦合模式关系，动态矩阵如下：其中，动态矩阵仅依赖于传播光束的偏振特性，将分层信息、入射光束信息以及磁场坐标磁场角代入得到：其中，i为该计算因子采用虚数形式表示；传播矩阵表示波与波之间的相位偏移，传播矩阵如下：
其中，为第n层的位相厚度，π代表了圆周率。磁光介质层介电特征参量如下：磁光介质层介电特征参量如下：磁光介质层介电特征参量如下：其中，p
(n)
、l<...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐婷婷，唐榆傑，李朝阳，沈健，李杰，何宇，沈柯，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：