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我們介紹一個場所謂的幾何區(qū)域，在該區(qū)域中傅里葉變換可以在不進行積分的情況下得到，總之是以非常有效的數(shù)值方式得到。在幾何場域中，場由波前相位控制，因此允許我們將穩(wěn)定相位的概念應用于傅里葉變換積分，我們將所得到的傅里葉變換算法稱為幾何傅立葉變換，這項技術被證明是快速物理光學的基礎支柱。 1.光學傅立葉變換 在物理光學中，我們處理電磁場的六個復數(shù)場分量（分別為E和H）。

我們介紹一個場所謂的幾何區(qū)域，在該區(qū)域中傅里葉變換可以在不進行積分的情況下得到，總之是以非常有效的數(shù)值方式得到。在幾何場域中，場由波前相位控制，因此允許我們將穩(wěn)定相位的概念應用于傅里葉變換積分，我們將所得到的傅里葉變換算法稱為幾何傅立葉變換，這項技術被證明是快速物理光學的基礎支柱。 1.光學傅立葉變換 在物理光學中，我們處理電磁場的六個復數(shù)場分量（分別為E和H）。

正是由于上述的良好性質，傅里葉變換在物理學、數(shù)論、組合數(shù)學、信號處理、概率、統(tǒng)計、密碼學、聲學、光學等領域都有著廣泛的應用。

我們介紹一個場所謂的幾何區(qū)域，在該區(qū)域中傅里葉變換可以在不進行積分的情況下得到，總之是以非常有效的數(shù)值方式得到。在幾何場域中，場由波前相位控制，因此允許我們將穩(wěn)定相位的概念應用于傅里葉變換積分，我們將所得到的傅里葉變換算法稱為幾何傅立葉變換，這項技術被證明是快速物理光學的基礎支柱。

我們提出了一種處理傅里葉變換的方法，其并不需要二次多項式相位項的抽樣，而是用解析的方法處理。我們提出該理論的同時也給出了幾個例子證明其潛力。 1.簡介 物理光學建模需要頻繁地從空間轉換到角頻域，反之亦然。這可以由電場和磁場分量的傅里葉變換得到。所以，快速傅里葉變換（FFT）算法成了快速物理光學建模的支柱[1]。

我們提出了一種處理傅里葉變換的方法，其并不需要二次多項式相位項的抽樣，而是用解析的方法處理。我們提出該理論的同時也給出了幾個例子證明其潛力。 1.簡介 物理光學建模需要頻繁地從空間轉換到角頻域，反之亦然。這可以由電場和磁場分量的傅里葉變換得到。所以，快速傅里葉變換（FFT）算法成了快速物理光學建模的支柱[1]。

理論背景 VirtualLab Fusion中的高速物理光學系統(tǒng)建模是由數(shù)學上表示為求解器的操作符來表示的。我們用這種方法連接求解器，并且我們稱之為場追跡連接求解器。求解器可以在x域和k域工作。傅立葉變換連接了這些域。可以看出，被傅里葉變換的光場顯示出低衍射效應的情況下，積分傅里葉變換(快速傅里葉變換FFT的形式)可以被逐點傅里葉變換（PFT）代替[wang2020]。

我們提出了一種處理傅里葉變換的方法，其并不需要二次多項式相位項的抽樣，而是用解析的方法處理。我們提出該理論的同時也給出了幾個例子證明其潛力。 1.簡介 物理光學建模需要頻繁地從空間轉換到角頻域，反之亦然。這可以由電場和磁場分量的傅里葉變換得到。所以，快速傅里葉變換（FFT）算法成了快速物理光學建模的支柱[1]。FFT技術的數(shù)值計算量與場分量復振幅所需采樣點的數(shù)量近似成線性關系。

理論背景 VirtualLab Fusion中的高速物理光學系統(tǒng)建模是由數(shù)學上表示為求解器的操作符來表示的。我們用這種方法連接求解器，并且我們稱之為場追跡連接求解器。求解器可以在x域和k域工作。傅立葉變換連接了這些域。可以看出，被傅里葉變換的光場顯示出低衍射效應的情況下，積分傅里葉變換(快速傅里葉變換FFT的形式)可以被逐點傅里葉變換（PFT）代替[wang2020]。

在本文中，我們將通過不同實例的討論來示范如何對VirtualLab Fusion中有三種傅里葉變換算法進行設置。 2. 三種傅里葉變換 ? 快速傅里葉變換(FFT) - 對于不同數(shù)值計算，一種標準而高效的算法。 ? 半解析傅里葉變換(SFT) - 一種無需近似的高效重構。 - 二次相的解析處理，類似chirp-z變換。

關于復數(shù)更深的理解，大家可以參考：復數(shù)的物理意義是什么？這里不需要講的太復雜，足夠讓大家理解后面的內容就可以了。六、指數(shù)形式的傅里葉變換有了歐拉公式的幫助，我們便知道：正弦波的疊加，也可以理解為螺旋線的疊加在實數(shù)空間的投影。而螺旋線的疊加如果用一個形象的栗子來理解是什么呢？

理論背景 VirtualLab Fusion中的高速物理光學系統(tǒng)建模是由數(shù)學上表示為求解器的操作符來表示的。我們用這種方法連接求解器，并且我們稱之為場追跡連接求解器。求解器可以在x域和k域工作。傅立葉變換連接了這些域。可以看出，被傅里葉變換的光場顯示出低衍射效應的情況下，積分傅里葉變換(快速傅里葉變換FFT的形式)可以被逐點傅里葉變換（PFT）代替[wang2020]。

理論背景 VirtualLab Fusion中的高速物理光學系統(tǒng)建模是由數(shù)學上表示為求解器的操作符來表示的。我們用這種方法連接求解器，并且我們稱之為場追跡連接求解器。求解器可以在x域和k域工作。傅立葉變換連接了這些域。可以看出，被傅里葉變換的光場顯示出低衍射效應的情況下，積分傅里葉變換(快速傅里葉變換FFT的形式)可以被逐點傅里葉變換（PFT）代替[wang2020]。

傅里葉變換光譜法是一種光學計量方法，可用于用邁克爾遜干涉儀測量光源的光譜，是一種眾所周知的技術，通常用于從研究空氣或水質到藥物分析的廣泛應用。為了幫助光學設計師了解在這些設備中可以發(fā)揮作用的所有效果，快速物理光學軟件VirtualLab Fusion提供了所有必要的工具，可以在這些系統(tǒng)中進行全面?zhèn)鞑ァ＿@自然包括在探測器平面上發(fā)生的所有相干和干涉效應。

換句話說，我們應用空間傅里葉變換（本質上意味著計算其平面波分量的幅度），將傅里葉變換與反射的幅度系數(shù)相乘，并在需要時變換回真實空間。如何在實踐中做到這一點？ 想象一下，如何使用無法進行此類計算的簡單薄膜涂層軟件來做到這一點。您可以從其他一些數(shù)值軟件開始，例如 Matlab 之類的軟件，以便將空間傅里葉變換應用于您的輸入光束，作為解釋算法的第一步。

準確有效地模擬電磁場在自由空間中的傳播對于物理光學建模和設計至關重要。為此，VirtualLab Fusion的建模引擎使用基于空間-頻域（k域）分析的統(tǒng)一自由空間傳播概念。結合不同的傅里葉變換技術，它為自由空間傳播的不同情況提供了數(shù)值有效的解決方案。根據(jù)具體情況自動選擇合適的傅里葉變換算法。

摘要 準確有效地模擬電磁場的自由空間傳播是物理光學建模和設計的基礎。VirtualLab Fusion有一個統(tǒng)一的自由空間傳播概念，它是基于空間-頻率域(k域)分析的。結合不同的傅里葉變換技術，給出了不同自由空間傳播情況下的數(shù)值有效解，根據(jù)實際情況自動選擇合適的傅里葉變換。

其余主題涵蓋了該主題本科水平難度學術課程的一般廣度和深度，包括卷積、微分和差分方程、傅里葉級數(shù)和傅里葉變換、拉普拉斯和 z 變換、采樣等。