Direct and Inverse Modeling of Diffractive Optics and Near-Field Optics

衍射光学和近场光学的直接和逆向建模

基本信息

  • 批准号:
    0604790
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-08-15 至 2010-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project investigates mathematical issues and develops computational methods for solving important classes of direct and inverse problems in optical diffraction from subwavelength structures. The work is motivated by industrial applications, including scattering and diffraction by linear and nonlinear biperiodic structures (crossed gratings), inverse and optimal design problems in diffractive optics, and near-field optics in periodic and general structures. The research examines three-dimensional electromagnetic wave propagation in periodic structures, ill-posedness for inverse problems, adaptive techniques for solving linear and nonlinear Maxwell equations, and modeling of near-field imaging. New computational methods and mathematical modeling techniques will be developed to solve the underlying direct and inverse problems for near-field optics. New techniques will be developed to deal with the associated linear and nonlinear Maxwell equations for scattering in complex media and structures. We will develop robust solution methods for the associated optimal design, inverse, and imaging problems, to provide guidance for the creation of novel optical devices.brbrMicro diffractive optics and near-field optics are fundamental and vigorously growing technologies with diverse applications, including optical computing, communications, laser technology, near-field optical microscopy, imaging of biological samples, and nanotechnology. Because of the small structural features, light propagation in micro-optical structures is generally dominated by diffraction. Accurate modeling of electromagnetic fields within these materials presents challenging and significant mathematical and computational questions. The computational models and optimal design tools developed by this project will provide inexpensive and easily controllable "virtual prototypes" of the structures and media involved in the design of novel optical devices. The research results will be of immediate benefit to the optics industry.
本计画研究数学问题,并发展计算方法,以解决次波长结构光学绕射的正逆问题。 这项工作的动机是工业应用,包括线性和非线性双周期结构(交叉光栅)的散射和衍射,衍射光学中的逆和优化设计问题,以及周期和一般结构中的近场光学。 该研究探讨了三维电磁波在周期性结构中的传播,逆问题的不适定性,求解线性和非线性麦克斯韦方程组的自适应技术,以及近场成像的建模。 将开发新的计算方法和数学建模技术来解决近场光学的基本正问题和逆问题。 将发展新的技术来处理复杂介质和结构中散射的相关线性和非线性麦克斯韦方程。 我们将为相关的优化设计、逆问题和成像问题开发强大的解决方法,为新型光学器件的创建提供指导。brbr微衍射光学和近场光学是基础性的,并且具有广泛应用的蓬勃发展的技术,包括光学计算、通信、激光技术、近场光学显微镜、生物样品成像和纳米技术。 由于微小的结构特征,光在微光学结构中的传播通常由衍射主导。 这些材料内的电磁场的精确建模提出了具有挑战性和重要的数学和计算问题。 该项目开发的计算模型和优化设计工具将为新型光学器件设计中涉及的结构和介质提供廉价且易于控制的“虚拟原型”。 研究结果将对光学工业产生直接的效益。

项目成果

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    Standard Grant
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  • 批准号:
    1855206
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    2020
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  • 项目类别:
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  • 批准号:
    RGPIN-2016-05244
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Collaborative Research: An Experimental and Modeling Study of Inverse-Temperature Layer and Its Effect on Evaporation over Water Surfaces
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  • 批准号:
    2006281
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: An Experimental and Modeling Study of Inverse-Temperature Layer and Its Effect on Evaporation over Water Surfaces
合作研究:逆温层及其对水面蒸发影响的实验和模型研究
  • 批准号:
    2003076
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: An Experimental and Modeling Study of Inverse-Temperature Layer and Its Effect on Evaporation over Water Surfaces
合作研究:逆温层及其对水面蒸发影响的实验和模型研究
  • 批准号:
    2002644
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了