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,將其引入到現實生活中的經驗。
4}r\E,`*X yp^[]Mz= 理論背景
=yhn8t7@] CL<KBmW7 VirtualLab Fusion中的高速物理
光學系統建模是由數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?梢钥闯觯桓道锶~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,它是菲涅耳數的推廣。通過在部分系統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。
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bm+N ;I`,ZKY YjIED,eRv _]?Dt%MkD 這將指導我們對應逐點傅立葉變換在系統的不同部分來應用Modeling level 1和2。
gqJEJ~ {Y@-*pL] Modeling Level 1
:UJUh/U _1>(GK5[ 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。
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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。
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