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[18205091986]

想问一下，如何通过FDTD的脚本语言，自定义一个汇聚球面波光源，感觉FDTD的脚本跟matlab差不多，但是不知道球面波定义电场和磁场分量的具体公式？另外采用薄透镜法定义出的高斯光源是否已经近似一个球面波了？薄透镜法定义的高斯光源相当于通过显微物镜之后的光束，但是在现实情况下，焦距都是毫米级的，而薄透镜法里的设置一般都是微米级的？如果要模拟现实情况，FDTD可以做到吗，这样如果要在光源后面建立反射场监视器，得到结构表面的光场分布，会不会因为距离太远受到影响？

[Guilin Sun]

汇聚球面波光源是一种近似描述，事实上只有通过显微物镜汇聚的光束，由于衍射，并没有一个理论上的球心。
至于所谓的公式，实际上并不存在了，出来Bessel函数表示的标量场和衍射斑以外。
你可能需要从几何光学物理光学的定义和概念中跳出来，在微纳光学中考虑：此时仿真的是波长量级的矢量场。
你没有必要仿真从透镜一直到结构；仅需要知道这个场在到达结构表面前的矢量场分布即可。这就是薄透镜法里的NA光源。其中，那个距离是只光源注入面到焦面的距离，参见
Ansys Insight: FDTD 初学者：高斯光源问题

[18205091986]

感谢老师的回答，我能理解定义高斯光源时，距离是指注入面到焦面的距离，您的意思是指只要保证光源到达结构表面时的场分布与实际相符就相当于模拟实际情况了吗，可我还有一个问题是，由于薄透镜法产生的高斯光源相当于经过显微物镜汇聚的光束，保持数值孔径不变，注入面位于焦面左侧，增大注入面到焦面的距离（绝对值增大），此时显微物镜的焦距是否也增大了呢？焦距增大，物镜口径增大，在聚焦位置处的能量也增大了

[Guilin Sun]

与焦距无关啊，不用考虑其它问题。

[18205091986]

感谢您的回答，那么在定义薄透镜NA光源时，我将默认勾选的fill lens取消掉，然后手动输入光束直径和透镜直径，此时光束直径与透镜直径的比例需要满足什么条件吗？我发现只改变透镜直径大小对得到的光源结果影响挺大的。我一开始定义了NA=0.5，光束直径11550微米，透镜直径3000微米，后来将透镜直径改为2000微米，得到的结果就完全不一样了，按理说我已经给定了数值孔径和输入的光束大小，相当于焦距也就确定了，同时注入面到焦面的距离也保持不变，为什么焦面上的场分布还会有所变化呢？？
lens diameter=30000微米时焦面的电场分布

lens diameter=20000微米时焦面的电场分布

[Guilin Sun]

这些不是按几何光学原理来设置的，一般情况完全没有必要修改缺省设置。我记得如果修改这些Diameter可能导致实际NA变小，不清楚为什么要这些变量，最好不要用。你可以用远场看看发散角如何，不过，NA是几何光学术语，而远场分布从最大到０是渐变的，如何定义角度是个问题，只能大致看看。

[18205091986]

老师您好，我按照您的思路，查看了光源的远场角分布，发现修改了diameter的缺省设置之后确实导致实际NA变小了，因此我还是打算采用勾选fill lens的方法，因为这样得到的数值孔径始终是正确的。但是我还有三个疑问：
1. 我发现当distance from focus 改变时，焦面上的能量分布也会改变，这是因为光源注入面的能量分布已经随着distance from focus 改变了吗？那么光源注入面的能量分布到底是依据什么得到的呢？还是说它就是随机的？
2.其次，随着distance from focus 越大，仿真得到的焦面位置与我通过光源注入位置和distance from focus计算得到的焦面位置有所偏差，这又是为什么呢？例如我设置NA=0.5，distance from focus=-8，光源沿z轴负方向注入位置z=8，那么焦面位置应该在z=0处，但实际仿真得到的结果并不是这样。
3.number of plane waves 是不是越大精度就越高呢，我每次仿真都设置为1000，一般来说，设置成多少合适呀？

[Guilin Sun]

这些不是按几何光学原理来设置的，一般情况完全没有必要修改缺省设置。我记得如果修改这些Diameter可能导致实际NA变小，不清楚为什么要这些变量，最好不要用。你可以用远场看看发散角如何，不过，NA是几何光学术语，而远场分布从最大到０是渐变的，如何定义角度是个问题，只能大致看看。