1. 摘要
VirtualLab Fusion包含了多種場(chǎng)求解器和函數(shù)。它們可以在空間(x)域或空間頻率(k)域工作。為了將不同的求解器和函數(shù)簡(jiǎn)建立連接，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的建模，x域和k域之間的轉(zhuǎn)換是至關(guān)重要的一步。 在本文中，我們將通過不同實(shí)例的討論來示范如何對(duì)VirtualLab Fusion中有三種傅里葉變換算法進(jìn)行設(shè)置。
2. 三種傅里葉變換
快速傅里葉變換(FFT)
- 對(duì)于不同數(shù)值計(jì)算，一種標(biāo)準(zhǔn)而高效的算法。
半解析傅里葉變換(SFT)
- 一種無需近似的高效重構(gòu)。
- 二次相的解析處理，類似chirp-z變換。
- 了解更多Z. Wang, et al., Opt. Express 27, 15335-15350 (2019)
逐點(diǎn)傅里葉變換(PSF)
- 受靜態(tài)相位理論啟發(fā)的一種近似方法，但采用純粹的數(shù)學(xué)形式來表達(dá)。
- 對(duì)強(qiáng)波前相位是一種高效而精準(zhǔn)的方法。
- 了解更多Z. Wang, et al., Opt. Express 28, 10552-10571 (2020)
3. 每個(gè)元件的設(shè)置
傅立葉變換設(shè)置
- 對(duì)于每個(gè)元件和探測(cè)器，都可以使用 “傅立葉變換”選項(xiàng)卡。
- VirtualLab Fusion自動(dòng)選擇所有激活的傅立葉變換選項(xiàng)；不選擇未激活的選項(xiàng)。
- 傅立葉變換的組合影響自由空間中向前傳播過程的建模。(這意味著不僅適用于元件前面的自由空間——它也適用于具有復(fù)雜通道配置的情況)
4. 每個(gè)元件的設(shè)置
傅里葉變換設(shè)置
5. 默認(rèn)的傅里葉變換設(shè)置
光源模式和探測(cè)器的設(shè)置
- 對(duì)于光源模式和探測(cè)器，默認(rèn)情況下將激活所有三個(gè)傅里葉變換選項(xiàng)。
- 在特殊情況下，對(duì)于光源模式或探測(cè)器而言，衍射可能無關(guān)緊要。 我們將在下面的示例#1和示例#3中討論這種情況。
6. 特殊情況
多表面元件
- 對(duì)下列情況應(yīng)當(dāng)特別考慮
•透鏡系統(tǒng)元件
•球面透鏡元件
- 此類組件可以理解為
•一組曲面元件，以及
•之間有一些自由空間
- 傅立葉變換選項(xiàng)也會(huì)影響介于兩者之間的自由空間傳播。
在k域的元件
- 當(dāng)元件的求解器/函數(shù)在k域中工作時(shí)，傅立葉逆變換選項(xiàng)不會(huì)產(chǎn)生任何影響
- 這適用于以下情況
•平面表面元件
•分層介質(zhì)元件
•光柵元件
•功能光柵元件
實(shí)例#1：低菲涅爾數(shù)系統(tǒng)中的針孔
1. 實(shí)例#1：成像的光源模式
2. 實(shí)例#1：系統(tǒng)內(nèi)部包含的衍射效應(yīng)
3. 實(shí)例#1：出瞳衍射法
4. 實(shí)例#1：出瞳衍射與對(duì)比
實(shí)例#2：用于激光導(dǎo)星的無焦系統(tǒng)
1. 實(shí)例#2：包含所有可能的衍射
2. 實(shí)例#2：忽略透鏡間的衍射效應(yīng)
實(shí)例#3：剪切干涉法的準(zhǔn)直測(cè)試
1. 例#3：刻意忽略衍射
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