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原文传递一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法和系统

专利名称：	一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计方法和系统
摘要：	本发明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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	常州大学
发明人：	朱栋;冯成涛;宦娟;储开斌;朱正伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910880871.X
公开号：	CN110632029A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	朱远枫
分类号：	G01N21/47(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	213164 江苏省常州市武进区滆湖路1号
主权项：	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： 3.根据权利要求2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，一次干涉项Scat1st和二次干涉项Scat2rd的公式分别如下： Scat1st＝1+eikd(sinθ+sinα) 其中，α为入射光的入射角、d为两圆盘中心点间距、d1为两圆盘间等效光学距离、i是虚数单位、k是入射光的波数。 4.根据权利要求3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，两圆柱的横截面圆盘等效光学距计算公式为： d1＝d+2r(n′-1) 其中，r为介质圆柱的横截面圆盘半径，n'为等效折射率。 5.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，在TE模式时设定等于0，仅计算一次干涉项；在TM模式时，一次干涉项和二次干涉项均需计算。 6.一种微纳米级双介质圆柱的光散射强度估计系统，其特征在于，包括：辐射源、支架、待探测的两个相同介质圆柱、探测器和控制装置；在支架上设置待探测的两个相同的介质圆柱；所述辐射源固定设置，在控制装置的控制下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；所述探测器在所述控制装置的控制下运动至指定位置对所述两个相同介质圆柱的散射光进行探测确定散射角；所述控制装置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。
所属类别：	发明专利