для преобразования лазерного излучения
.
При расчете таких ОС необ
-
ходимо учитывать
,
что реальные лазерные пучки не поддаются точно
-
му описанию в рамках геометрической оптики
,
и поэтому в компьютер
-
ных программах для анализа и синтеза лазерных ОС
(
ЛОС
)
необходимо
применение методов моделирования
,
основанных на дифракционных
вычислениях
[1–3].
Современные программы для оптических расчетов можно условно
разделить на два типа
.
Первый тип
—
это программы для конструиро
-
вания ОС
.
Они должны моделировать ОС с достаточно высокой скоро
-
стью
,
чтобы оптимизация не занимала слишком много времени
.
Поэто
-
му основным методом расчета в таких программах является метод трас
-
сировки лучей
.
Этот метод основан на формулах геометрической опти
-
ки
,
по которым можно рассчитать ход любого луча через ОС
.
Если при
этом задать распределение фазы на входе ОС и вычислить набег фазы
вдоль каждого луча
,
то можно получить представление о преобразова
-
нии оптической системой волнового фронта
.
Этот метод является наи
-
более быстрым для моделирования ОС
,
однако в нем не учитываются
дифракционные явления
.
Поэтому в программы
,
использующие метод
трассировки лучей
,
обычно включают функции для учета дифракции
излучения на выходном зрачке
.
Ко второму типу относятся программы
,
предназначенные для мо
-
делирования физических процессов распространения излучения и его
взаимодействия с веществом
.
Эти программы практически непригодны
для синтеза ОС
.
Они
,
впрочем
,
хорошо дополняют программы перво
-
го типа на этапе окончательной проверки разработанной системы
,
как
показано
,
например
,
в работе
[4].
Основным методом моделирования в программах второго типа
является дифракционный расчет с применением быстрого преобра
-
зования Фурье
(
БПФ
).
Суть этого метода состоит в том
,
что в случае
плоского однородного слоя пространства
(
СП
)
дифракционный инте
-
грал Кирхгофа принимает вид операции свертки и для его вычисления
можно применить БПФ
.
При этом моделирование оказывается доста
-
точно быстрым
.
Главным недостатком метода БПФ является то
,
что
с его помощью невозможно моделировать распространение излуче
-
ния через линзы
,
являющиеся неплоскими СП
.
В случаях
,
когда БПФ
неприменимо
,
в этих программах используется метод прямого вычи
-
сления интеграла Кирхгофа
.
К первому типу относятся
,
например
,
программы
ZEMAX, OSLO,
CODE V;
ко второму
— GLAD, DIFFRACT.
Как уже было отмечено
,
ЛОС невозможно адекватно моделировать
без применения дифракционных расчетов
.
Поэтому разработчики про
-
ISSN 0236-3933.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. "
Приборостроение
". 2004.
№
3 21
