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運(yùn)用智能光線(xiàn)進(jìn)行物理光學(xué)建模 4Us_Z{.
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E $I x Frank Wyrowski and Christian Hellmann tt#dO@G#Fe
QZtQogNy# 光線(xiàn)光學(xué)早在2000年以前就已經(jīng)建立了光學(xué)建模和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。而在最近的數(shù)十年中，光線(xiàn)追跡軟件的出現(xiàn)為我們帶來(lái)了解決光學(xué)和光子學(xué)問(wèn)題的強(qiáng)大的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)。然而，隨著高級(jí)光源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，微納結(jié)構(gòu)加工工藝的成熟以及各種應(yīng)用和光學(xué)相關(guān)功能的增強(qiáng)，光線(xiàn)光學(xué)的限制變得越來(lái)越明顯。因此，基于物理光學(xué)的光學(xué)建模技術(shù)變得必不可少，其也是未來(lái)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)中順理成章的一步。這就要求我們將光線(xiàn)追跡推廣并將其與衍射建模技術(shù)聯(lián)合起來(lái)。 s <rV1D TkJ[N4'0 在光線(xiàn)光學(xué)中，我們使用源于光源的光線(xiàn)來(lái)描述光。數(shù)學(xué)上，光線(xiàn)由位置和方向矢量來(lái)表示。光線(xiàn)傳播通過(guò)介質(zhì)，其光學(xué)“阻抗”通過(guò)折射率來(lái)描述。應(yīng)用此概念，通過(guò)改變光線(xiàn)在空間的方向和位置矢量以此來(lái)表述光的傳播。光在均勻介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播，不同介質(zhì)間界面的折反定律和漸變折射率介質(zhì)中的光線(xiàn)方程，所有這些光線(xiàn)光學(xué)的基本定律都可以從費(fèi)馬定律中得出。簡(jiǎn)而言之，即光線(xiàn)沿所需最少時(shí)間的路徑傳播�；谫M(fèi)馬原理的光學(xué)建模構(gòu)建了光線(xiàn)光學(xué)，從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，由于光線(xiàn)模型是一個(gè)幾何概念，因此費(fèi)馬原理同樣適用于幾何光學(xué)。 gq"d$Xh$x7 x H&hs$= 光線(xiàn)追跡軟件為我們提供了用以光線(xiàn)光學(xué)建模的數(shù)值工具。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的3D光路是一個(gè)典型的通過(guò)光線(xiàn)光學(xué)研究方法獲得的物理量。通過(guò)它，我們可以進(jìn)一步得出任意平面和表面處的點(diǎn)列圖，方向圖以及光程（Fig.1）。這為我們提供了特別是進(jìn)行透鏡系統(tǒng)分析和優(yōu)化所需的所有基本信息，其在光線(xiàn)追跡中大受歡迎。 YM};85
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