文献作者:Michael Kuhn, Frank Wyrowski, and Christian Hellmann <XY;fhnB
文献来源: Non-sequential Optical Field Tracing. Advanced Finite Element Methods and Applications. Springer Berlin Heidelberg, 2013:257-273. u% r!?-z
okVp\RC
摘要 ja L$LJV
#%:`p9p.S
通过考虑谐波场而非光线,光场追迹法对光线追迹法进行了概括推广。光场追迹法可以容许位于系统不同子区域的不同的建模技术进行无缝连接。基于分解和互联的理念,这篇文章介绍了非序列场追迹的基本概念,同时推导出了相应的算子方程组和一个求解公式用于仿真。对问题的求值需要局部麦克斯方程的解(分解);并且随着迭代过程的收敛实现解决方案在通过界面处的连续性(互联)。通过使用引入的一种新的光路树算法,对需要求解的局部问题的数量进行优化。最后,我们展示了一些选择局部麦克斯韦方程组的案例和数值结果。 P7cge
65;|cmjv
1. 简介 9PUa?Bc`=
^#}dPGm
现代光学系统设计需要高级模拟技术。通常,仿真过程中需要在时域或者频域中求解麦克斯韦方程组。即使这些方程的解决方案已经在过去数十年被广泛的讨论,使用比如有限元法(FEM),但由于以下主要原因,其在光学领域仍然非常具有挑战性:(1)感兴趣的波长一般在1微米以下,有时甚至在100纳米之下,(2)一个系统中的长度量级可能在纳米和米之间变化。应用波长532纳米(绿光)的标准激光系统,使用特征尺寸仅有几微米的结构界面并且需要在一个系统中与数厘米或者米的结构一同模拟。这表明物理光学模拟,例如,使用标准的有限元法,如今在标准计算机上并不可行。 o- cj&Cv%
1mY+0
另一方面,大部分光学系统可以通过使用近似的方法,实现足够精确的模拟。尤其是光线追迹方法在光学模拟中得到了广泛的使用。几款基于光线追迹方法的商业工具在二十世纪八十年代随着个人电脑技术的新兴便已确立。然而,光线追迹方法有一些严重的限制,例如,当系统中存在微结构时,其便会失效。 <[/PyNYK
^l&nB