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作為VirtualLab Fusion的開發(fā)者，我們認為光線光學和物理光學并不是用戶必須選擇的兩種分離的建模技術。在我們的概念中，光線追跡形式的光線光學是物理光學建模的一個子集。而在VirtualLab Fusion中，這不僅僅是一種學術主張，而是我們通過物理光學和光線光學建模之間的無縫且可控的轉換，將其引入到現(xiàn)實生活中的經驗。 :A[/;|&
O_q_O 理論背景 {z7{ta
rXMv&]Ag VirtualLab Fusion中的高速物理光學系統(tǒng)建模是由數(shù)學上表示為求解器的操作符來表示的。我們用這種方法連接求解器，并且我們稱之為場追跡連接求解器。求解器可以在x域和k域工作。傅立葉變換連接了這些域�？梢钥闯�，被傅里葉變換的光場顯示出低衍射效應的情況下，積分傅里葉變換(快速傅里葉變換FFT的形式)可以被逐點傅里葉變換（PFT）代替[wang2020]。這個替換是在VirtualLab Fusion的Modeling Level 3中自動完成的。逐點傅里葉變換和快速傅里葉變換之間切換的標準是相對衍射功率，它是菲涅耳數(shù)的推廣。通過在部分系統(tǒng)中實施逐點傅里葉變換，衍射效應可以獨立于相對衍射功率而被忽略。這是在不離開物理光學建模的情況下完成的，并且我們仍然包括仿真例如干涉、散斑、相干和偏振效應。當一個系統(tǒng)中的所有傅立葉變換都被強制為逐點變換時，衍射在整個系統(tǒng)中被忽略了，我們經常在物理光學中獲得完整的逐點建模。當我們只考慮采樣點位置的映射并在x域中連接它們時，我們就獲得了物理光學中的光線光學[Balardron 2019]。這可以理解為物理光學背景下光線追跡的一種推導。我們認為這是一個驚人的理論，它是VirtualLab Fusion中光線光學的基礎。 :0l(Ll KD
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0J" 3RTt 這將指導我們對應逐點傅立葉變換在系統(tǒng)的不同部分來應用Modeling level 1和2。 S_atEmQ
6r`g+Js/ Modeling Level 1 +y 2*[
$i hI Hl6' 在建模級別1中通過強制所有的傅里葉變換都是逐點的，衍射完全被忽略。這種建模在焦點區(qū)域檢測不到光的應用中通常就足夠了，例如遠場光束整形[Yang2020]、干涉儀裝置和分束光柵。 R.7 " Z G
!WmpnPr1 如果光源是激光光束，通常建議選擇衍射光源（Diffraction of Source Included）模式下的選項。以束腰定義的高斯光束為例。它在瑞利長度上的傳播由衍射所主導。這確保包括在“Diffraction of Source Included”內的選項的初始光場的傅里葉變換是由相對衍射效率自動選擇的。 A@4Cfb@
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 4# T'Fy]. |cacMgly Modeling Level 2 ME(!xI//JZ
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Ad " 在Modeling Level 2中，通過在探測器選擇由相對衍射效率自定義的傅里葉變換，衍射會在所有探測器區(qū)域仔細考慮到。尤其關鍵的是當探測器位于光的聚焦區(qū)域時，例如在透鏡系統(tǒng)的像平面或焦平面中[wang2020]。在透鏡系統(tǒng)中，它提供了點擴散函數(shù)(PSF)和MTF的高精度計算，包括衍射、像差、偏振和矢量效應。Modeling Level 2也適用于當你研究微觀結構產生的光線時的情況。 Kj7Osqu2bE
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