引言

在上一篇文章「CODE V中的差分光線追跡（上） 」中，我們說明了差分光線的定義，而在接下來的文章里，將進一步介紹差分光線的應用。

差分光線追跡的應用

一階特性

差分光線數(shù)據(jù)通常用來計算光學系統(tǒng)的一階特性（事實上，一階特性通常是由差分光線數(shù)據(jù)所定義的）。對旋轉(zhuǎn)對稱的光學系統(tǒng)而言，基底光線按照慣例會對應到系統(tǒng)軸。在這樣的情況中，系統(tǒng)的對稱性將使差分光線信息的 矩陣A、B、C和D被簡化為純量A、B、C和D。

如同圖四所示，差分光線信息可被用來計算某些常見的一階特性，例如近軸影像位置及放大率。

 

圖四：在光學系統(tǒng)中，使用差分光線信息決定近軸影像位置及放大率

軸上光線的差分光線信息可以用同樣的方法決定光學系統(tǒng)中的基點（Cardinal points）位置及每個表面上的光斑近似大小。

當系統(tǒng)沒有對稱性時，計算會更加復雜，然而概念是一樣的：以物體中心出發(fā)，通過孔徑光圈中心的光線做為基底光線，然后計算此光線的差分光線數(shù)據(jù)，并以此結(jié)果計算影像位置與焦點等參數(shù)[1]。

高斯光束傳播

關于如何模擬高斯光束傳播的問題，其屬于物理光學范疇。然而，幾何光學，特別是差分光線資料，也可用來模擬高斯光束的傳播�？紤]一高斯光束沿軸向入射，穿越一對稱系統(tǒng)，假設此光束在開始時寬度w、波前半徑R，在通過這個對稱系統(tǒng)后，寬度為w'、波前半徑為R'，如圖五所示。接著計算基底光線(對應到系統(tǒng)軸)的差分光線信息，計算結(jié)果可用來決定出射光束參數(shù)，其為入射光束參數(shù)的函數(shù)[2]。

通�？捎啥�義一復數(shù)曲率半徑q來表示：

其中， λ為波長，i是負1的平方根。高斯光束在通過系統(tǒng)后的復數(shù)曲率半徑，可由入射的高斯光束及差分光線信息所決定，如下所示：

出射的高斯光束寬度及其波前曲率半徑可以由復數(shù)曲率半徑?jīng)Q定。