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為了對(duì)VHG進(jìn)行建模，需要使用高效的Kogelnik理論或嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）等算法。 圖1（a）所示的SRG，可以通過(guò)幾種方法製造，如電子束寫入，光刻，納米壓印，或鑽石車削。與VHG不同，SRG沒(méi)有空間變化的折射率。相反，光柵的表面是由周期性的微結(jié)構(gòu)組成的。為了對(duì)SRG進(jìn)行建模，需要採(cǎi)用類似傅里葉模態(tài)法（也叫RCWA）的算法。本文將介紹VHG的工具。

800 nm範(fàn)圍內(nèi)的光將用於避免組織中的高吸收，這會(huì)限制穿透。光源規(guī)格OCT將干涉測(cè)量技術(shù)與寬帶近紅外光結(jié)合使用。 較寬的帶寬可提供最佳分辨率，而波長(zhǎng)選擇可確定樣品材料中的穿透深度。

雷射雷達(dá)向場(chǎng)景中發(fā)射雷射脈衝：光照射到周圍的物體上發(fā)生散射，部分光被散射回雷射雷達(dá)探測(cè)器。如下圖所示：來(lái)自紅色行人的散射光到達(dá)了雷射雷達(dá)探測(cè)器的一個(gè)單位圖元上。雷射雷達(dá)會(huì)將接收到返回信號(hào)花費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)記錄下來(lái)，即飛行時(shí)間，並將飛行時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離。圖元的位置可表明入射光的方向。這兩個(gè)值都表明散射光線來(lái)自站在離貨車10米遠(yuǎn)的紅色行人。

在 OpticStudio 中創(chuàng)建的光學(xué)設(shè)計(jì)可以無(wú)縫轉(zhuǎn)換為原始 CAD 元件，並且所有光學(xué)資訊都完好無(wú)損。使用 OpticsBuilder，機(jī)構(gòu)工程師可以創(chuàng)建複雜的透鏡邊緣、安裝特徵和模組外殼，同時(shí)利用 Zemax 光線追跡直接查看這些元件如何影響光學(xué)性能。在這種情況下，鏡頭邊緣可能會(huì)為雜散光提供路徑以污染圖像。

現(xiàn)在，就有請(qǐng)宇宙第一耍帥公式歐拉公式隆重登場(chǎng)——這個(gè)公式在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的意義要遠(yuǎn)大于傅里葉分析，但是乘它為宇宙第一耍帥公式是因?yàn)樗奶厥庑问健?dāng)x等于Pi的時(shí)候。經(jīng)常有理工科的學(xué)生為了跟妹子表現(xiàn)自己的學(xué)術(shù)功底，用這個(gè)公式來(lái)給妹子解釋數(shù)學(xué)之美：”石榴姐你看，這個(gè)公式里既有自然底數(shù)e，自然數(shù)1和0，虛數(shù)i還有圓周率pi，它是這么簡(jiǎn)潔，這么美麗啊！

這個(gè)慣例暗示了相位變化在正向入射上為最大，並且隨著入射角變大、相對(duì)應(yīng)餘弦值變小而相位變化也漸漸變小。但光線追跡上，我們是使用不同的方法來(lái)描述的。光線追跡的處理方式是如同上面第一張圖表的。過(guò)程中只有三條光線：入射、穿透以及反射。你可以隨意的放大檢視，永遠(yuǎn)只有三條線。膜層本身不用光線追跡來(lái)處理，而用不同的函數(shù)來(lái)操作。對(duì)於光線追跡，光學(xué)相位的超前或延遲都是沿著光線觀察的。

通過(guò)這三類算法的協(xié)同，VirtualLab Fusion 能夠在統(tǒng)一的場(chǎng)追跡框架中兼顧傳播精度、計(jì)算效率和建模靈活性，從而實(shí)現(xiàn)從整面?zhèn)鞑サ骄植恐瘘c(diǎn)分析、從標(biāo)準(zhǔn)傅里葉傳播到高NA矢量場(chǎng)計(jì)算的多層次光場(chǎng)仿真。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，真正重要的不是記住算法縮寫，而是理解它們背后的適用條件與建模意圖。 五、結(jié)語(yǔ)

在案例分析中，還應(yīng)關(guān)注參數(shù)變化對(duì)焦斑的影響。第一，數(shù)值孔徑越大，理論上橫向分辨率越高，但系統(tǒng)對(duì)像差和裝調(diào)誤差也更敏感。第二，入射光束的填充程度會(huì)改變物鏡有效利用率，欠填充會(huì)削弱高角度光線貢獻(xiàn)，導(dǎo)致焦斑變大；過(guò)度填充則可能增加邊緣衍射效應(yīng)。第三，不同偏振態(tài)對(duì)焦斑結(jié)構(gòu)影響顯著，這是高NA系統(tǒng)區(qū)別于普通聚焦系統(tǒng)的重要特征。

當(dāng)然，第一顆球需要完全固定。 提交作業(yè)，等待計(jì)算結(jié)束后，我們可以在View-ODB Display Options里勾選顯示連接器，這樣效果會(huì)更加明顯。 接下來(lái)就是重頭戲了，我們要畫出傅立葉殘影的樣子。 我們只需要在第六顆球上隨便選一個(gè)結(jié)點(diǎn)，然后繪制這個(gè)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡即可。

接著在分析（Analyze）…光線追跡分析（Raytrace Analysis）中打開(kāi)路徑分析（Path Analysis）。 下圖中的第一條路徑符合我們的預(yù)期，光線依序經(jīng)過(guò)各個(gè)透鏡最后抵達(dá)探測(cè)器，過(guò)程中沒(méi)有在機(jī)構(gòu)元件表面發(fā)生散射。而在第二和第三條路徑中，光線分別在不同的機(jī)構(gòu)元件（物件20和21，墊片/扣環(huán)）表面發(fā)生散射，如下圖紅框內(nèi)所示。

要全面了解這種變寬過(guò)程，就需要進(jìn)行數(shù)值模擬和詳細(xì)分析。下一期將介紹第十三部分：光纖配件和工具敬請(qǐng)關(guān)注！

簡(jiǎn)介 傅里葉變換光譜儀（FTS）是利用干涉儀與一個(gè)平移反射鏡來(lái)產(chǎn)生干涉圖樣的光學(xué)儀器。干涉圖的傅里葉變換提供了光源的頻譜。由于FTS提高了測(cè)量速度、分辨率的提升和簡(jiǎn)潔的機(jī)械結(jié)構(gòu)性[1]，F(xiàn)TS方法通常優(yōu)于單色儀。在FRED中模擬FTS并不復(fù)雜。在本案例中，在FRED中將會(huì)使用一個(gè)嵌入式腳本來(lái)創(chuàng)建和運(yùn)行FTS模型。將會(huì)使用該模型分析三種不同的光譜。

圖1 簡(jiǎn)單的傅里葉變換光譜儀模型，由一個(gè)點(diǎn)光源、理想透鏡和具有可移動(dòng)反射鏡的邁克爾遜干涉儀組成。來(lái)自光源的準(zhǔn)直光束被送入到50/50的分束器上。反射光傳播到一個(gè)固定的反射鏡（綠色），透射光傳播到一個(gè)平移反射鏡（藍(lán)色）。來(lái)自兩個(gè)路徑的光經(jīng)過(guò)分束器后重新組合，收集到的能量在（黑色）探測(cè)器處測(cè)量。 FRED模型的第一步是創(chuàng)建一個(gè)相干的點(diǎn)光源對(duì)象。接著，創(chuàng)建一個(gè)光譜并分配給光源。

在默認(rèn)情況下，編輯器中會(huì)包含三個(gè)表面：物面 (Object)、光闌面 (Stop) 和像面 (Image)。數(shù)據(jù)編輯器在第一欄里對(duì)這些表面進(jìn)行了標(biāo)記，并且這些表面的表面類型默認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)面 (Standard)。OpticStudio還支持其他多種表面類型。其中一些表面類型會(huì)需要用到比標(biāo)準(zhǔn)面更多的定義參數(shù)。當(dāng)使用這類表面類型時(shí)，透鏡數(shù)據(jù)編輯器中會(huì)出現(xiàn)額外的數(shù)據(jù)列以供參數(shù)定義。

簡(jiǎn)介傅里葉變換光譜儀（FTS）是利用干涉儀與一個(gè)平移反射鏡來(lái)產(chǎn)生干涉圖樣的光學(xué)儀器。干涉圖的傅里葉變換提供了光源的頻譜。由于FTS提高了測(cè)量速度、分辨率的提升和簡(jiǎn)潔的機(jī)械結(jié)構(gòu)性[1]，F(xiàn)TS方法通常優(yōu)于單色儀。在FRED中模擬FTS并不復(fù)雜。在本案例中，在FRED中將會(huì)使用一個(gè)嵌入式腳本來(lái)創(chuàng)建和運(yùn)行FTS模型。將會(huì)使用該模型分析三種不同的光譜。

簡(jiǎn)介傅里葉變換光譜儀（FTS）是利用干涉儀與一個(gè)平移反射鏡來(lái)產(chǎn)生干涉圖樣的光學(xué)儀器。干涉圖的傅里葉變換提供了光源的頻譜。由于FTS提高了測(cè)量速度、分辨率的提升和簡(jiǎn)潔的機(jī)械結(jié)構(gòu)性[1]，F(xiàn)TS方法通常優(yōu)于單色儀。在FRED中模擬FTS并不復(fù)雜。在本案例中，在FRED中將會(huì)使用一個(gè)嵌入式腳本來(lái)創(chuàng)建和運(yùn)行FTS模型。將會(huì)使用該模型分析三種不同的光譜。

例如，球面相位項(xiàng)是由光通過(guò)透鏡系統(tǒng)的躍遷引起的。在第3節(jié)中，我們將介紹一個(gè)嚴(yán)格的傳播算子，它允許對(duì)球相項(xiàng)進(jìn)行分析處理。之后，我們將在第4節(jié)討論一個(gè)改進(jìn)的SPW算子。這使得能夠?qū)€性相位項(xiàng)進(jìn)行分析處理，線性相位項(xiàng)通常出現(xiàn)在具有任何光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)建模中，例如通過(guò)組件的傾斜。在第5節(jié)中，利用第3節(jié)和第4節(jié)的思想，導(dǎo)出了一個(gè)半解析SPW算子，它可以同時(shí)解析地處理線性和球形相位項(xiàng)。

簡(jiǎn)介傅里葉變換光譜儀（FTS）是利用干涉儀與一個(gè)平移反射鏡來(lái)產(chǎn)生干涉圖樣的光學(xué)儀器。干涉圖的傅里葉變換提供了光源的頻譜。由于FTS提高了測(cè)量速度、分辨率的提升和簡(jiǎn)潔的機(jī)械結(jié)構(gòu)性[1]，F(xiàn)TS方法通常優(yōu)于單色儀。在FRED中模擬FTS并不復(fù)雜。在本案例中，在FRED中將會(huì)使用一個(gè)嵌入式腳本來(lái)創(chuàng)建和運(yùn)行FTS模型。將會(huì)使用該模型分析三種不同的光譜。

在默認(rèn)情況下，編輯器中會(huì)包含三個(gè)表面：物面 (Object)、光闌面 (Stop) 和像面 (Image)。數(shù)據(jù)編輯器在第一欄里對(duì)這些表面進(jìn)行了標(biāo)記，并且這些表面的表面類型默認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)面 (Standard)。OpticStudio還支持其他多種表面類型。其中一些表面類型會(huì)需要用到比標(biāo)準(zhǔn)面更多的定義參數(shù)。當(dāng)使用這類表面類型時(shí)，透鏡數(shù)據(jù)編輯器中會(huì)出現(xiàn)額外的數(shù)據(jù)列以供參數(shù)定義。