大口径衍射光学系统成像特性分析方法

发布时间：2021-03-06 11:15

　　针对可见光与红外大口径薄膜衍射光学系统在空间上应用的可行性问题,提出基于二维时域有限差分法的大口径衍射光学成像特性的仿真模型与快速分析的计算方法。首先充分考虑大口径衍射光学元件的亚波长微结构尺寸的电磁场调制特性,建立亚波长结构尺寸的衍射光学系统成像特性分析模型;然后通过矢量化编程和GPU加速运算提出快速求解方法,有效解决由矢量计算所致计算量庞大的问题;最后利用建立的成像特性分析方法对大口径衍射光学系统进行成像特性分析实验。实验结果表明:该方法可在有效表征亚波长微结构衍射光学系统成像特性的基础上,实现衍射光学元件成像特性的快速分析。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(17)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

衍射主镜在不同方向的剖分示意图。

采用图2的Yee氏空间网格划分方法将(19)式转化为差分形式,可得到改进的电磁分量更新方程,表达式为Η x n+1/2 (i,j+1/2)=C Ρ (i,j)Η x n-1/2 (i,j+1/2)- C Q (i,j) E z n (i,j+1)-E z n (i,j) Δy ,?????? ??? (20) Η y n+1/2 (i+1/2,j)=C Ρ (i,j)Η x n-1/2 (i+1/2,j)+ C Q (i,j) E z n (i+1,j)-E z n (i,j) Δx ,?????? ??? (21) E z n+1 (i,j)=C A (i,j)E z n (i,j)+ C B (i,j) [ Η y n+1/2 (i+1/2,j)-Η y n+1/2 (i-1/2,j) Δx - Η x n+1/2 (i,j+1/2)-Η x n+1/2 (i,j-1/2) Δy ],?????? ??? (22)

然后将更新方程中的参数传递至GPU,设CHXH、CHXE、CEZE、CEZH分别表示中间变量Chxh、Chxe、Ceze、Cezh在GPU中相应的数据存储矩阵,则GPU中运算电场分量Ez的更新方程为在GUP中完成更新后,将计算结果返回至CPU,即可得到所求的电场分布。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3066999