5卷第11995第l1期光学学报Vol15No年月ACTAOPTICASINICAJanuary1995电磁波在多层介质内的透射新刘芽(中国高等科学技术中心和南昌大学物理系南昌330047)摘式要推导了多层介质中透射电磁波的电场振幅与介质表面入射电磁波电场振幅之间的关系引入了一个母函数通过微分可以生成介质各层中的透射波多层介质关钮词透射电磁波母函数1引近来言关于电磁波在介质板和层状介质中的传播规律的研究增加了〔,一‘〕已发展了几种不同的理论方法面波的关系式本文讨论多层介质内电磁波的透射导出介质各层内透射波与表面入射平结果表明对介质内各层面的一次接一次的透射过程可用一个母函数生成母函数是由在入射波函数相位中增加一个与各层介质性质有关的外源项构成的2透射波的振幅考虑一块介层总厚度为L的层状介质。,每层介质均匀介电常数为产。,磁导率为砂,其外部空间充满另一种均匀介质产质表面川。,设有一平面电磁波从产尸介质空间入射到层状介,部份透入其内部之然后出射出去置坐标原点于层状介质表面之轴与表面垂直且使:层状介质处于O<::空间相应的磁场可二又。一势在界面),万‘名,(2)二电磁场必须满足波动方程和边界条件这意味着频率相同1994一;电场和磁场的切向分量必须连续“,介各波矢的分量相同以及l:的2分量与的名分量大小相等方向相收稿日期年月3日,收到修改稿日期1994年月22日1期刘新芽电磁波在多层介质内的透射123反边界条件还给出关于场的振幅的方程组这个方程组又可分为两个的方程组:分别对应于入射波的电场垂直或平行于入射面虱‘“js而且这两个方程组有相同的构造[,‘斌闭一尽闰一人二+乙(叶)+).及(一乙(+‘)(3)其中召;‘,=,exp百万(一夕无;+‘’‘)2)Ep;‘,=k二E”ex荟p(7,几k圣)召;=召李+‘’ex(一J+”几)(4)而I南=,,产‘”k圣”/产‘,k二,I乙=。‘,,,,无二/产无二(5))可以得到求解方程组(3E;()()E‘)=刀;E;(+’)=T()E;()(6)其中_一接着考虑界面[名一,汽00,十,0,0+,去0,O共+1」T一’[t‘,乏+:t乏十1001w|lseJ00结+00‘(…=(7)t)产+1)乙十=(1一I)/(1+I)2/(l+I)(8)一冬,边界条件给出一(‘斌一)+尽(‘)一E;()+瑟()exp,[一夕艇(‘一‘一1)〕一”一尽‘丁”一I一,民‘”ex(双‘,一尽‘p[一夕无;,(之一:一)l)〕由于在同一层介质中波的振幅是相同的瓦‘,~斌因而有p‘,ex一〔,夕*二(z一;一,)〕)式则方程组(9)可化为再运用(6斌(一‘)+瑟(.一‘)一买p‘),双(卜)‘)一及(一‘)=I一kl”l百:‘)l+瓦“,=〔I;一,R‘,ex(一ex“,夕功〕E;(”()=2必(:一“一,)一[-一R‘,p‘(一夕价,)j/l+〔斤‘)exp‘(一7功))])的解为方程(11尽(一’)=R(一’)E:;(一’)百;‘,一,‘一一”君;‘‘’l+/「几‘,exp(一神‘,)〕依次类推对于界面尽(:一一_可以得到君;‘一+一)=(R一)民(.)‘’=,‘一:,召;‘一,l+/〔刀‘一+‘’exp‘一(一7必+”)](14)根据(6)(10)E(13)和(14)可以得到透过界面=一R:的电磁波电场振幅为p+(一夕Zk二李+‘’{flT0‘,,exp(,之,,」k圣)l+/〔‘+‘’ex‘’J之+,)。}E乒,〕(15)笋.其中川为表面入射波的振幅。,并且光d无;学学无l报Jz15卷(16),=斗无{”一,、1=“十1一之3母函数层状介质各层中的透射电磁波可由一个母函数生成石‘,,二犷‘,ex为此一仁令‘’p[,z』、{,]/{l+E:。’exp,+几〔‘’exp户+72、{」z+,]}(17)并引入函数环‘。’=7艺「L‘”J‘”](18)则层状介质内任一层面到:之一;‘。)可由函数w,对J连续求导得的透射电磁波的振幅表示式(15E矛十”一息{箭}IW(。)_。(19)因此w。,‘是透射电磁波的振幅的母函数当需要显示透射波的相位时可以引入函数W=环‘。,exp[7(以一￡互r)]=E:。,exp,W(。t一贬r+艺L‘,,J(,,)](20)将w对J‘”连续求导可以得到各层介质中的透射电磁波的电场‘·‘)一息{渝)…J()_。(21)其中波矢项艺L儿应换成澎衅”因此W是层状介质中透射电磁波的母函数)可以看出透射电磁波的母函数是由电磁波函数的相位中增添外源从母函数表示式(20‘”J‘”构成的外源项反映了层状介质各层界面对电磁波传播的影响结式语从电磁场的边界条件出发推导了层状介质内透射波与表面入射平面波之间的关系并引入了一个母函数应用简单的微商运算可从母函数得到各介质层的透射波当入射波是波束时可采用角谱法表示波束川其中的每一个平面波分量对介质的透射都可由一个相应的母函数生成Po)式是多层介质中透射波振幅与入射波振幅之间的普遍性的关系式本文导出的(15mer和Nsqlvaaui。曾研究过2个介质层面时各层面反射波透射波的振幅与入射波振幅之m:l间的关系[)式中取他们的结果与本文(15一l夕一0l所得结果相符因此文献[1]中的数值计算结果和绘制的图对本文是适用的可作为一个例证参一F「二考d司文lee献aenepomerJNavasrquilloThefsldees。fan加unetromstie比ampro阵satnisthroushanairsapebtweentwodielectriSfoCinfrustratedtotalrfleetiooAmrrorJre,ph夕1990wave58(8)a763~768dsM[2口p助lleskhturResonantrotationfamifleetedinlyaeretrueture5尸无夕石ett(注)ran一992162(6)485~492e[3]VPahi5MdRosa5RastlliTheorriaczstudyofletomasntiewav留propasationindaym一dem4F〔皿deiaPh夕Ltte(A)1993172(4)ders256~262aveexAlbio一5NavasMvAnMierow详rimentsoneee一tromagnetieevaneseentwavesandtunneling1期e刘新芽ffeet电磁波在多层介质内的透射170neraA阴J‘Ph歹1993h61po(2)r165~Age5「]JNaavasquilloevsueFmelmethodfortraetinstheineideneeofaplaneeleetromagneticwaveonPlaninterfaeeebtwendieleetriesA阴JPh夕51957(12)1109~1112TheTransmissonofEleetromangetieWavesinMultilayerMediaLiuXiny口口为夕少adnao(Reeeived3JAbstraetPa烧卿t姗tofPhy战csy肠cah;revnganuar1993is色d22Febru流~威歹刀c入乞ah刀9330047)ary1994)InthisuPaPertherelatioannsbetweseoentheeenamPlitudesesonofeleetromagndedetiewdavesroPagatinginmgfltilaytionermediadthoefinidtwavsurfareeareueeAndgeroneratinunebywhiehthtransmittedwavesineverylayecanbegenerated15ltifdlCedKeyworsdmfuultilayermediatransmittedeleetromagnetiewaves,generatinglCtioffl激光与光电子学进展研讨会暨《30周年纪念会在重庆举行国外激光)1日~12月4日激光与光电子进展研讨会登《国外激光》0周年纪念会在重庆市召开参3年n月8加会议的有来自全国8个省市编委和代表等共18位专家国外激光》会议由《编辑部负责人陈彩庭副编审主持主编邓锡铭院士首先向与会代表回忆叙谈了目前的学术界态势与30年前《国外激光》创立时相类似当时19年是激光发明才几年我国老一辈科学家王淦昌院士就预言激光核聚变的可能性;30年后的今天激光核聚变已近于现实所以目前光学界讨论的中心光子学其意义有可能远超我们目前的设想就在这一时候《国外激光》即将更名《议题激光与光电子学进展》其作用与意义也是很大的非常及时的)接着陈彩庭同志代表编辑部综述了《国外激光》的历史作用1为激光作介绍和报道为领导提供信息;;3和决策作参谋2)为当时初建的上海光机所作宣传以扩大其影响)为入门激光领域的科技人员提供激光的最新消息和进展也就是为科研争取了时间;4)锻炼了编译队伍培养了人材等然而30年后的今天《国外激光》已完成其历史使命在光学界的历史转折关键时刻刊名与内容已不相适应了所以从1995年开始决定改名为《激光与光电子学进展》并就新刊名的更名讨论过程和新刊名的含义向代表们作了汇报最后他希望编委和代表们一如既往继续予以支持之后编委和代表们就《激光与光电子学进展》刊名的含义和今后的工作重点方向等展开了热烈的讨论代表们认为光子学与光电子学的含义前者是学术气氛浓些而后者则偏重于技术应用方面编委们同0年在读者心目中的印象务需在意编辑部的意见《国外激光》已完成历史使命然而考虑到《国外激光》前3改刊名时应作好广泛的宣传在办刊的方针上不仅应组织一些有影响的综述和评论还应保持原有的特色1994—向读者提供有关的高密度的信息与会代表就当前办刊经费问题进行了讨论认为需要多途径的争取而不要指望某一方面并为编辑部筹款途径作了一些具体的讨论和建议最后代表们一致希望《激光与光电子学进展》不仅应继续办下去而且要在新的市场经济的形势下办得更好继续发挥它的引导和信息作用—(黎风)
