光學知識

  散射是被投射波照射的物體表面曲率較大甚至不光滑時，其二次輻射波在角域上按一定的規律作擴散分布的現象。它是分子或原子相互接近時，由於雙方具有很強的相互斥力，迫使它們在接觸前就偏離了原來的運動方向而分開，這通常稱為“散射”。散射是指由傳播介質的不均勻性引起的光線向四周射去的現象。如一束光通過稀釋后的牛奶后為白色，而從側面和上面看，卻是淺藍色的。光束通過不均勻媒質時，部分光束將偏離原來方向而分散傳播，從側向也可以看到光的現象，叫做光的散射。彈性散射（涉及極微小的能量轉移）主要有瑞利散射和米氏散射。非彈性散射包括布里淵散射，拉曼散射，康普頓散射等等。
  當光照射到物質上時，會發生非彈性散射，在散射光中除有與激發光波長相同的彈性成分（瑞利散射）外，還有比激發光波長長的和短的成分，后一現象統稱為拉曼效應。這種現象於1928年由印度科學家拉曼所發現，因此這種產生新波長的光的散射被稱為拉曼散射，所產生的光譜被稱為拉曼光譜或拉曼散射光譜。
  在原子中，當原子以某種方式從基態提升到較高的能態時，原子內部的能量增加了，原子中的部分電子提升到激發態，然而激發態都不能維持，在經歷很短的一段隨機的時間后，被激發的原子就會回到原來能量較低的狀態。在原子中，被激發的電子在回到能量較低的軌道時釋放出一個光子，也就是說這些能量將被以光的形式發射出來，於是產生了原子的發射光譜，亦即原子光譜。因為這種原子能態的變化是非連續量子性的，所產生的光譜也由一些不連續的亮線所組成，所以原子光譜又被稱作線狀光譜。
  在分子中，電子態的能量比振動態的能量大50～100倍，而振動態的能量又比轉動態的能量大50～100倍。因此在分子的電子態之間的躍遷中，總是伴隨着振動躍遷和轉動躍遷的，因而許多光譜線就密集在一起而形成分子光譜。因此，分子光譜又叫做帶狀光譜。
  平面波詳解：https://wenku.baidu.com/view/733eb1610a4c2e3f5727a5e9856a561252d32129.html
  當電場的水平分量Ex與垂直分量Ey的相位相同，或相差180°時，形成平面極化波。合成電場的大小雖隨時間變化，但方向保持在一直線上，因此稱為線極化波，又稱為平面極化波。
  TEM、TE、TM參考：https://blog.csdn.net/a493823882/article/details/80219286
  平面電磁波入射波的E波沿Y方向極化，稱E極化波。也稱TE波。在電磁波的傳播方向上不存在電場分量，但存在磁場分量，稱這種電磁波為橫電波，簡稱TE波。
  平面電磁波入射波的H波沿X方向極化，稱H極化波。也稱TM波。在電磁波的傳播方向上不存在磁場分量或者說磁場的振動方向垂直於波的傳播方向，但存在電場分量，稱這種電磁波為橫磁波，簡稱TM波。平行極化波斜入射到理想導體表面時合成波為橫磁波。橫磁波（TM波）是屬於導行電磁波的一種，和橫電波（TE波）相對應。
  導行電磁波傳播是在滿足以下假設的條件下傳播的：
  (1)波導的橫截面形狀和媒質特性沿軸線z不變化，即具有軸向均勻性，則導行波的電場和磁場分布只與坐標x、y有關，與坐標z無關。
  (2)金屬波導為理想導體，即電導率σ=∞。波導內填充均勻、線性、各向同性的理想介質，即σ=0。
  (3)波導內沒有激勵源存在，即ρ=0和J=0。
  (4)電磁波沿波導縱向z軸傳播，且場隨時間作正弦變化。
  當導行電磁波滿足以上四個條件時，導行電磁波在均勻導波系統中傳播時，在傳播方向上沒有磁場分量，即Hz=0的電磁波為橫磁波（TM波）。在傳播方向上沒有電場分量，即Ez=0的電磁波為橫電波（TE波）。
  光的偏振（polarization of light）：振動方向對於傳播方向的不對稱性叫做偏振，它是橫波區別於其他縱波的一個最明顯的標志。光波電矢量振動的空間分布對於光的傳播方向失去對稱性的現象叫做光的偏振。只有橫波才能產生偏振現象，故光的偏振是光的波動性的又一例證。在垂直於傳播方向的平面內，包含一切可能方向的橫振動，且平均說來任一方向上具有相同的振幅，這種橫振動對稱於傳播方向的光稱為自然光（非偏振光）。凡其振動失去這種對稱性的光統稱偏振光。
  在FDTD中，TE模式TM模式分別是Transverse electric modes （橫電模式）和Transverse magnetic modes（橫磁模式）的簡寫，其實還有Transverse electromagnetic (TEM) modes和Hybrid modes（ HE or EH modes）。嚴格地說，TE橫電模式指電場沒有縱向分量，而TM橫磁模式指磁場沒有縱向分量，這種情況只能在金屬波導中出現。在過去弱光學波導情況下，教科書近似使用上述定義，以便對一些簡單波導給出一些近似的解析結果。然而，在現代光波導器件中，幾乎全部都是混合模式，或者稱之為 quasi-TE（准TE模式）和quasi-TM（准TM模式），多數情況下都簡稱為TE模式和TM模式。 要知道到底是TE模式還是TM模式，需要查看其電場的主分量（即振幅最大的分量），當然，前提是坐標系相同。有些特殊的波導，可能是傳播方向的分量最大，但是不能以它來命名，因為我們說的是垂直於傳播方向的分量，即橫向分量。對於平面波，建議大家用XYZ偏振。 例如，如果光沿Z軸傳播，平面波可以是X偏振（E的方向）、Y偏振，根據我們的定義，前者的偏振角為零，后者偏振角要設置為90度；如果偏振角為任意角度，那就是常見的線偏振，電場的方向就會在xy平面，一般很少用。
  波矢是一種表示波的矢量的方法。波矢是一個矢量，其大小表示角波數，其方向表示波傳播的方向。波矢有兩種常見的定義，區別在於振幅因子是否乘以2π，兩種定義分別用於物理學和晶體學以及它們的相關領域。|k|=2π/λ=2πν/c=ω/c,意為2π長度上出現的全波數目。在波傳播的方向上單位長度內的波周數目稱為波數(常寫為k)，其倒數稱為波長。k=1/λ。從相位的角度出發，可理解為：相位隨距離的變化率（rad/m）
  Fano共振參考：https://wenku.baidu.com/view/e23ba3f3b90d6c85ec3ac6e8.html
        https://baike.baidu.com/item/法諾共振/22687321?fr=aladdin
  表面等離激元參考：https://baike.baidu.com/item/表面等離激元/6231591?fr=aladdin