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作为VirtualLab Fusion的开发者,我们认为光线光学和物理光学并不是用户必须选择的两种分离的建模技术。在我们的概念中,光线追迹形式的光线光学是物理光学建模的一个子集。而在VirtualLab Fusion中,这不仅仅是一种学术主张,而是我们通过物理光学和光线光学建模之间的无缝且可控的转换,将其引入到现实生活中的经验。 yR}.Xq/ UwN Vvo 理论背景 )"?4d[ 5 c*USA
eP VirtualLab Fusion中的高速物理光学系统建模是由数学上表示为求解器的操作符来表示的。我们用这种方法连接求解器,并且我们称之为场追迹连接求解器。求解器可以在x域和k域工作。傅立叶变换连接了这些域。可以看出,被傅里叶变换的光场显示出低衍射效应的情况下,积分傅里叶变换(快速傅里叶变换FFT的形式)可以被逐点傅里叶变换(PFT)代替[wang2020]。这个替换是在VirtualLab Fusion的Modeling Level 3中自动完成的。逐点傅里叶变换和快速傅里叶变换之间切换的标准是相对衍射功率,它是菲涅耳数的推广。通过在部分系统中实施逐点傅里叶变换,衍射效应可以独立于相对衍射功率而被忽略。这是在不离开物理光学建模的情况下完成的,并且我们仍然包括仿真例如干涉、散斑、相干和偏振效应。当一个系统中的所有傅立叶变换都被强制为逐点变换时,衍射在整个系统中被忽略了,我们经常在物理光学中获得完整的逐点建模。当我们只考虑采样点位置的映射并在x域中连接它们时,我们就获得了物理光学中的光线光学[Balardron 2019]。这可以理解为物理光学背景下光线追迹的一种推导。我们认为这是一个惊人的理论,它是VirtualLab Fusion中光线光学的基础。 XS<>0YM 86&M Zdv6
~!S3J2kG{ (vXr2Z<l 这将指导我们对应逐点傅立叶变换在系统的不同部分来应用Modeling level 1和2。 4GYi' }=R]<`Sj.j Modeling Level 1 5Qgu:)} |IxHtg3>6{ 在建模级别1中通过强制所有的傅里叶变换都是逐点的,衍射完全被忽略。这种建模在焦点区域检测不到光的应用中通常就足够了,例如远场光束整形[Yang2020]、干涉仪装置和分束光栅。 TnW`#.f `oRyw6Sko 如果光源是激光光束,通常建议选择衍射光源(Diffraction of Source Included)模式下的选项。以束腰定义的高斯光束为例。它在瑞利长度上的传播由衍射所主导。这确保包括在“Diffraction of Source Included”内的选项的初始光场的傅里叶变换是由相对衍射效率自动选择的。 W4$o\yA] wj[yo
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:X2_#qW#C 2& Q\W Modeling Level 2 R2bq hSlF fN vQ.; 在Modeling Level 2中,通过在探测器选择由相对衍射效率自定义的傅里叶变换,衍射会在所有探测器区域仔细考虑到。尤其关键的是当探测器位于光的聚焦区域时,例如在透镜系统的像平面或焦平面中[wang2020]。在透镜系统中,它提供了点扩散函数(PSF)和MTF的高精度计算,包括衍射、像差、偏振和矢量效应。Modeling Level 2也适用于当你研究微观结构产生的光线时的情况。 awLvLkQb{ WtSs:D 如果光源是激光光束,同样在Modeling Level 2中,通常建议选择衍射光源(Diffraction of Source Included)下的选项。 U,GSWMI/K u@a){A(P Modeling Level 3 +qi& |