瑞利索莫菲衍射与物理光学积分的应用比较
2012-03-19苗俊刚
北京航空航天大学学报 2012年9期
梁 彬 白 明 金 铭 苗俊刚
(北京航空航天大学电子信息工程学院,北京 100191)
近年来,随着微波技术的发展,无线电系统的工作频率逐渐升高,使得传统基于无线电波理论体系和光学理论体系之间的界限逐渐模糊.特别在处理毫米波、亚毫米波的各种电磁场问题时,人们开始尝试利用光学领域中的理论和方法来解决,并出现了准光学[1-4]等交叉学科以适应新要求的分析方法体系.
相干电磁场传播的衍射计算一直以来在不同的领域有着不同的理论和处理方法.除了波长或频率的巨大差别,光学领域与无线电领域分别采用不同的衍射积分公式处理具有相同物理过程的电磁波衍射问题.在光学理论体系中,瑞利索莫菲(RS,Rayleigh-Somerfield)标量衍射理论是处理光场传播的基本理论[5-6].而在电磁波的相对低频波段,即无线电波频段,计算电磁场的传播问题时,采用的则是出发点不同的物理光学计算方法[7-11].需要说明的是,这里的物理光学,不是对光学的描述,而是经典的无线电波领域处理衍射的矢量积分方法.
尽管上述两种电磁场计算方法各自已经非常成熟,针对准光学电磁计算技术的发展的需要,本文对光学RS标量衍射积分和物理光学积分方法进行了对比和分析.首先讨论二者依据不同出发点得到的最终积分公式在形式上的一致性与区别,然后结合数值仿真的算例,讨论RS积分公式在处理高频微波波段电磁场传播中的应用.
