針對可見光與紅外大口徑薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng)在空間上應(yīng)用的可行性問題,提出基于二維時域有限差分法的大口徑衍射光學(xué)成像特性的仿真模型與快速分析的計算方法。首先充分考慮大口徑衍射光學(xué)元件的亞波長微結(jié)構(gòu)尺寸的電磁場調(diào)制特性,建立亞波長結(jié)構(gòu)尺寸的衍射光學(xué)系統(tǒng)成像特性分析模型;然后通過矢量化編程和GPU加速運算提出快速求解方法,有效解決由矢量計算所致計算量龐大的問題;最后利用建立的成像特性分析方法對大口徑衍射光學(xué)系統(tǒng)進行成像特性分析實驗。實驗結(jié)果表明:該方法可在有效表征亞波長微結(jié)構(gòu)衍射光學(xué)系統(tǒng)成像特性的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)衍射光學(xué)元件成像特性的快速分析。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報. 2020,40(17)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

衍射主鏡在不同方向的剖分示意圖。

采用圖2的Yee氏空間網(wǎng)格劃分方法將(19)式轉(zhuǎn)化為差分形式,可得到改進的電磁分量更新方程,表達式為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)

然后將更新方程中的參數(shù)傳遞至GPU,設(shè)CHXH、CHXE、CEZE、CEZH分別表示中間變量Chxh、Chxe、Ceze、Cezh在GPU中相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲矩陣,則GPU中運算電場分量Ez的更新方程為在GUP中完成更新后,將計算結(jié)果返回至CPU,即可得到所求的電場分布。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]衍射光學(xué)系統(tǒng)波前反演誤差分析方法[J]. 喬凱,智喜洋,楊冬,于頔,王達偉.  光學(xué)學(xué)報. 2019(11)
[2]高分辨率衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展思路研究[J]. 郭仁忠,胡芬,唐新明.  中國軟科學(xué). 2018(11)
[3]Effects of mask-alignment error on point spread function for multi-level Fresnel diffractive lenses[J]. 劉盾,吳時彬,楊偉,汪利華,范斌,伍凡.  Chinese Optics Letters. 2018(09)
[4]亞波長孔徑光纖點衍射波前質(zhì)量分析[J]. 陳茜茜,王道檔,徐楊波,孔明,郭天太,趙軍,朱保華.  光學(xué)學(xué)報. 2015(09)
[5]天基衍射成像系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)發(fā)展研究[J]. 劉韜.  國際太空. 2014(08)
[6]小孔衍射和近場散射數(shù)值計算的格林函數(shù)方法[J]. 劉春香,程傳福,任小榮,劉曼,賈天卿,張道中,徐至展.  光學(xué)學(xué)報. 2004(02)



本文編號：3066999