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傅里叶变换设置——实例讨论

低菲涅耳数系统中的针孔建模

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傅里叶变换设置——实例讨论
时间:2020-08-19 10:57来源:讯技光电编辑: 技术部点击:打印
1. 摘要

VirtualLab Fusion包含了多种场求解器和函数。它们可以在空间(x)域或空间频率(k)域工作。为了将不同的求解器和函数简建立连接,实现复杂系统的建模,x域和k域之间的转换是至关重要的一步。 在本文中,大家将通过不同实例的讨论来示范如何对VirtualLab Fusion中有三种傅里叶变换算法进行设置。

   
 
2. 三种傅里叶变换

快速傅里叶变换(FFT)
- 对于不同数值计算,一种标准而高效的算法。
半解析傅里叶变换(SFT)
- 一种无需近似的高效重构。
- 二次相的解析处理惩罚,类似chirp-z变换。
- 了解更多Z. Wang, et al., Opt. Express 27, 15335-15350 (2019)
逐点傅里叶变换(PSF)
- 受静态相位理论启发的一种近似方法,但接纳纯粹的数学形式来表达。
- 对强波前相位是一种高效而精准的方法。
- 了解更多Z. Wang, et al., Opt. Express 28, 10552-10571 (2020)
 
  
3. 每个元件的设置

傅立叶变换设置
- 对于每个元件和探测器,都可以使用 “傅立叶变换”选项卡。
- VirtualLab Fusion自动选择所有激活的傅立叶变换选项;不选择未激活的选项。
- 傅立叶变换的组合影响自由空间中向前传播过程的建模。(这意味着不仅适用于元件前面的自由空间——它也适用于具有复杂通道配置的情况)

  
4. 每个元件的设置
 
傅里叶变换设置

      
5. 默认的傅里叶变换设置
 
光源模式和探测器的设置
- 对于光源模式和探测器,默认情况下将激活所有三个傅里叶变换选项。
- 在特殊情况下,对于光源模式或探测器而言,衍射可能无关紧要。 大家将在下面的示例#1和示例#3中讨论这种情况。

6. 特殊情况
     
多表面元件
- 对下列情况应当特别考虑
•透镜系统元件
•球面透镜元件
- 此类组件可以理解为
•一组曲面元件,以及
•之间有一些自由空间
- 傅立叶变换选项也会影响介于两者之间的自由空间传播。

在k域的元件
- 当元件的求解器/函数在k域中工作时,傅立叶逆变换选项不会产生任何影响
- 这适用于以下情况
•平面表面元件
•分层介质元件
•光栅元件
•功能光栅元件


实例#1:低菲涅尔数系统中的针孔
 
1. 实例#1:成像的光源模式

检察完整的应用实例
 
2. 实例#1:系统内部包含的衍射效应
 

 
3. 实例#1:出瞳衍射法
 
4. 实例#1:出瞳衍射与对比

实例#2:用于激光导星的无焦系统
 
1. 实例#2:包含所有可能的衍射


检察完整的应用实例
 
2. 实例#2:忽略透镜间的衍射效应

实例#3:剪切干涉法的准直测试
 
1. 例#3:刻意忽略衍射


检察完整的应用实例



2. 实例#3:包含衍射
 
 
文件信息
 


 
更多信息
-       Automatic Selection of Fourier Transform Techniques in Free-Space Propagation Operator
-       Pinhole Modeling in a Low-Fresnel-Number System
-       Analysis and Design of Afocal Systems for Laser Guide Stars
-       Collimation Testing with Shearing Interferometry
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