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運用智能光線進行物理光學建模 C\Q3vG
v1<gNb)` Frank Wyrowski and Christian Hellmann &B^#? vmO
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光線光學早在2000年以前就已經建立了光學建模和設計的基礎。而在最近的數十年中，光線追跡軟件的出現為我們帶來了解決光學和光子學問題的強大的光學設計技術。然而，隨著高級光源的開發(fā)和應用，微納結構加工工藝的成熟以及各種應用和光學相關功能的增強，光線光學的限制變得越來越明顯。因此，基于物理光學的光學建模技術變得必不可少，其也是未來光學設計軟件開發(fā)中順理成章的一步。這就要求我們將光線追跡推廣并將其與衍射建模技術聯合起來。 pw{3I 2Ix T:o!H
Xdj^ 在光線光學中，我們使用源于光源的光線來描述光。數學上，光線由位置和方向矢量來表示。光線傳播通過介質，其光學“阻抗”通過折射率來描述。應用此概念，通過改變光線在空間的方向和位置矢量以此來表述光的傳播。光在均勻介質中沿直線傳播，不同介質間界面的折反定律和漸變折射率介質中的光線方程，所有這些光線光學的基本定律都可以從費馬定律中得出。簡而言之，即光線沿所需最少時間的路徑傳播。基于費馬原理的光學建模構建了光線光學，從數學的觀點出發(fā)，由于光線模型是一個幾何概念，因此費馬原理同樣適用于幾何光學。 6~zR(HzV{ j)ZvlRi, 光線追跡軟件為我們提供了用以光線光學建模的數值工具。通過光學系統(tǒng)的3D光路是一個典型的通過光線光學研究方法獲得的物理量。通過它，我們可以進一步得出任意平面和表面處的點列圖，方向圖以及光程（Fig.1）。這為我們提供了特別是進行透鏡系統(tǒng)分析和優(yōu)化所需的所有基本信息，其在光線追跡中大受歡迎。 N
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