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2020-12-08 10:05 |
幾何光學(xué)重裝上陣
運用智能光線進行物理光學(xué)建模 Fu8 7fVi/\
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Frank Wyrowski and Christian Hellmann EaS~`
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光線光學(xué)早在2000年以前就已經(jīng)建立了光學(xué)建模和設(shè)計的基礎(chǔ)。而在最近的數(shù)十年中，光線追跡軟件的出現(xiàn)為我們帶來了解決光學(xué)和光子學(xué)問題的強大的光學(xué)設(shè)計技術(shù)。然而，隨著高級光源的開發(fā)和應(yīng)用，微納結(jié)構(gòu)加工工藝的成熟以及各種應(yīng)用和光學(xué)相關(guān)功能的增強，光線光學(xué)的限制變得越來越明顯。因此，基于物理光學(xué)的光學(xué)建模技術(shù)變得必不可少，其也是未來光學(xué)設(shè)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(shù)聯(lián)合起來。 6T^ lS^
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在光線光學(xué)中，我們使用源于光源的光線來描述光。數(shù)學(xué)上，光線由位置和方向矢量來表示。光線傳播通過介質(zhì)，其光學(xué)“阻抗”通過折射率來描述。應(yīng)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(zhì)中沿直線傳播，不同介質(zhì)間界面的折反定律和漸變折射率介質(zhì)中的光線方程，所有這些光線光學(xué)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(xué)建模構(gòu)建了光線光學(xué)，從數(shù)學(xué)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(xué)。 nR8 ]@c
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