拓扑绝缘体（TI）是一种具有特殊能带结构的新型量子物态。它的体内结构像绝缘体一样不导电，而表面像导体一样具有金属性能够导电，能够实现无损耗传播能量和信息，良好的光学透射率。利用平面角谱展开法和传输矩阵理论研究了拉盖尔-高斯（LG）光束入射分层拓扑绝缘体（TI）薄膜的相位分布特征。数值结果表明，反射场和透射场中LG光束的相位结构会随着拓扑磁电极化率（TMEP）的变化而变化，尤其是p波的相位分布中心轴发生左移或者右移的现象。拉盖尔-高斯LG光束入射分层拓扑绝缘体介质薄膜相位分布特征在无线激光通信、光学囚禁、微粒操纵、非线性光学以及信息编码等领域有一定意义。

根据瑞利假设,运用微扰法近似,将透射场按平面波展开,对坐标进行傅里叶变换,研究了平面波入射时的透射散射现象,避免了繁琐的推导和证明;采用指数型粗糙面模拟实际的介质粗糙面,结合其功率谱导出了透射系数计算公式。数值计算结果表明:中间介质介电常数的实部越大,透射系数越大,虚部越大,透射系数越小;中间介质厚度越大,透射系数越小;粗糙面均方根越大,透射系数越大;粗糙面相关长度越大,透射系数越大;透射系数随入射波频率振荡地增大。

运用微扰法研究平面波入射分层介质粗糙面的光波透射问题，推出了不同极化状态的透射光波散射系数公式。采用高斯粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面，结合高斯粗糙面的功率谱导出了平面波入射高斯分层介质粗糙面的透射系数计算公式。通过数值计算得到HH极化透射系数随透射光波散射角变化的曲线，讨论底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射光波长对透射系数的影响。数值计算结果表明：底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射光波长对透射系数的影响是非常复杂的。

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的光透射问题,推出了不同极化状态的透射系数公式。采用指数型粗糙面模拟实际的分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的透射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化情形透射系数随透射光散射角变化的曲线。数值计算结果表明,底层介质介电常量对透射系数几乎没有影响;中间介质介电常量影响透射系数的大小及透射系数角分布曲线;中间介质厚度增大为原来的二倍时,曲线振荡的周期减小为原来的二分之一;粗糙面高度起伏均方根影响透射系数的大小、曲线振荡的振幅;粗糙面高度起伏相关长度既影响透射系数的大小、同时影响曲线的振荡行为;透射系数随入射波长的增大而振荡减小。

The optical wave scattering from the slightly rough surface of three-layer medium is studied. The formulaes of the scattering coefficients for different polarizations are derived using the small perturbation method. A Gaussian rough surface is presented for describing rough surface of layered medium, the influence of the permittivity of layered medium, the mean layer thickness of intermediate medium, the surface roughness parameters and the incident wavelength on the bistatic scattering coefficient of HH polarization are obtained and discussed by numerical implementation.

从平面波的角谱表示出发,研究了超短光脉冲通过分层介质的远场频谱特性.作为一个例子,对飞秒高斯脉冲光束通过位于自由空间中均匀介质薄膜的远场透射谱进行了分析讨论,数值计算结果显示远场谱明显不同于入射光场谱分布,在不同的观察方向上可呈现谱线变窄、红移、蓝移以及分裂成双重谱线的现象.频移量的大小和谱分布形式与介质参量以及脉冲的谱线宽度、有效空间宽度和观察方向有关.