傅里叶变换设置——实例讨论

cherryjhy · 发表于 2022-10-26 17:02:52

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，我们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，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，但采用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。我们将在下面的示例#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

查看完整的应用实例

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

查看完整的应用实例

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

查看完整的应用实例

2. 实例#3：包含衍射

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