基于MATLAB的四束光干涉三维全息光子晶体建模系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB模拟四束相干光的干涉现象，生成三维光子晶体结构。通过计算电场叠加与干涉强度分布，实现周期性结构的可视化，支持用户自定义光波参数调整，适用于光子晶体设计与光学研究。

详 情 说 明

基于四束光干涉的三维全息光子晶体建模与可视化系统

项目介绍

本项目旨在通过数值模拟四束相干光在三维空间中的干涉现象，构建三维全息光子晶体的结构模型。系统核心基于波动光学干涉原理，通过计算四束光波的电场矢量叠加，生成干涉场的三维强度分布，并利用先进的可视化技术展示光子晶体的周期性结构。用户可通过调整光波的各项物理参数，直观观察不同条件下光子晶体结构的动态变化，为光子晶体的设计与分析提供强大的计算和可视化工具。

功能特性

• 参数化建模：支持用户自由定义四束相干光的波长、振幅、初始相位和传播方向。
• 灵活空间定义：可自定义三维模拟区域的空间尺寸和网格分辨率，控制计算的精度与范围。
• 高效数值计算：采用三维空间离散化网格算法，精确计算空间中每一点的复合电场及干涉强度。
• 交互式三维可视化：提供体绘制与等值面渲染两种模式，从多角度、多维度清晰展示光子晶体的三维结构。
• 结构特征分析：自动分析生成结构的晶格常数、对称性等关键物理参数，并生成简要分析报告。

使用方法

1. 运行主程序：启动系统主程序。系统将加载默认参数或等待用户输入。
2. 设置光波参数：在弹出的界面或配置文件中，分别设置四束光的波长（nm）、振幅、初始相位（弧度）和传播方向向量（单位向量）。
3. 设置空间参数：定义模拟立方体区域的范围（X, Y, Z轴的最小/最大值）以及沿各轴的网格点间距（分辨率）。
4. 执行计算与可视化：确认参数后，系统将开始执行干涉场计算。计算完成后，将自动弹出三维可视化窗口，展示光子晶体结构。
5. 交互与探索：在可视化窗口中，用户可进行旋转、缩放、平移等操作，并从不同视角观察结构。同时，分析报告将显示在命令行窗口或单独的文件中。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux 或 macOS。
• 软件环境：需要安装 MATLAB R2020a 或更高版本。
• 硬件建议：为保证流畅的计算和渲染体验，建议配置：

- 内存：16 GB RAM 或更高（处理大型网格时至关重要）。 - 显卡：支持OpenGL的独立显卡。 - 处理器：多核心处理器（Intel i5 或同等性能以上）。

文件说明

主程序文件承载了系统的核心逻辑与流程，它首先对用户输入的光波及空间参数进行解析与校验；随后，它主导构建三维计算网格，并调用核心算法完成四束光波电场在空间各点的叠加计算，最终得出干涉强度分布；此外，它还负责启动三维可视化引擎，将计算结果以体绘制和等值面的形式进行渲染呈现，并驱动对生成结构的几何特征进行计算和报告输出。