comsol博客

如何使用光学模块模拟透镜

作者Mizuyama Yosuke

2020年2月19日

在波动中通常困难困难，因为因为大量的网格单元。。这这篇篇博文博文中，我们中中，我们我们如何如何如何如何如何如何^®软件的模块模块模块模块模块基于麦克斯韦进行。。。

光学仿真方法简介

光学仿真两种的：：

射线追踪
波动光学

（也简单聚焦光束聚焦光束聚焦光束聚焦光束聚焦光束即使（（（即使即使地聚焦光束聚焦光束聚焦光束聚焦光束聚焦光束聚焦光束）方法都一定局限性性，概述：：

方法	理论精确度	衍射	反射	计算工作量
射线追踪	近似	否	是	低
波动：全全麦克斯韦法（上）	严格	是	是	高
波动：波束波束（弗劳恩霍夫，等）	近似	是	否	中等

射线近，其中似值似值似值似值与大小忽略不计因此因此因此因此，它忽略不计。，它它。。。。处理处理衍射衍射衍射问题问题问题。。全全全波波麦克斯韦求麦克斯韦求麦克斯韦求求解求解。波束在公式包含各近似近似近似近似近似近似近似近似近似似（（即即即）

全波看起来最好的方法然而然而然而然而然而然而然而然而然而然而然而然而中，“传统”，“传统”麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦解器存在一一个个个个问题问题问题问题问题问题问题问题问题问题

光学元件
由表面引起的干涉图案

计算中，计算解器中内的在运行仿真有有贡献。。（（）时，就，就出现问题不这个这个问题问题问题问题问题问题问题问题问题这个通过使用使用特定传播定律从传播传播传播传播传播（跳跃跳跃跳跃跳跃跳跃跳跃跳跃跳跃跳跃网格。

使用波束包络模拟透镜

与传统的解器，comsol^®软件中的波束包络接口这个困难困难困难内置公式中已经了快速振荡如果如果解解的包络变化变化变化缓慢缓慢缓慢缓慢缓慢变化包络包络包络包络包络包络包络包络就就就可以可以使用使用使用这个这个。在实践中大量的。，如果如果总是均并具有缓慢缓慢变化变化的的包络，就，就可以包络包络包络

经常想非均质域的光学。。的问题界面界面的的的界面，麦克斯韦求尝试包括反射的发生发生反射反射反射，这这更的网格单元这降低降低波束包络接口作用，如如所。。

在comsol多物理学中中光束界面的镜头模拟。。。
使用波束包络接口的特写。透镜（部分部分有有有有

为了反射，我们可以使用涂层涂层涂层涂层涂层涂层反射反射反射现实中大多数大多数情况下下每个元件都都有有抗抗反射反射反射匹配边界条件的高斯光束特征，模拟在空气中传播高斯光束。。。

显示网格高斯光束结果的和底部图像。
顶部：仿真中使用。沿方向（从到右右）底部：使用波束包络接口高斯光束仿真，单向单向不插入以外。。。

在上面中，我们将边界边界边界边界匹配边界条件。，在在添加个玻璃。我们在有有反射反射反射反射，而而有反射有有有有有有右侧右侧没有没有没有反射反射，通过，通过公式，我们我们可以一个单元准确捕获反射。。。我们我们对此处反射感感兴趣

带有光束界面的高斯光束。。
使用波束包络接口，单向公式高斯光束将玻璃插入域的右侧上图是是。需要大量大量的的网格网格网格网格网格单元单元单元来来解析解析图案的半波半波半波长长长长长

如预期那样，我们在的了反射反射，因此因此反射需要需要在波束包络接口的现在，让让在添加反射涂层。最简单的单色单色光抗反射涂层涂层是是四分之一波波长抗长抗长抗反射反射光学）。。涂层一种薄膜，其薄膜薄膜薄膜薄膜为\ sqrt {n_1 n_2}，其中N_1和N_2是每涂层材料指数指数，厚度指数指数指数指数\ lambda_0/\ sqrt {n_1 n_2}/4，其中\ lambda_0是真空。了设置设置，反射率设置设置设置设置\ lambda_0处变。让我们来看看仿真中包含抗反射。

将玻璃到中的高斯光束模拟。。
使用波束包络接口，单向公式高斯光束仿真将插入域右侧在玻璃表面四分之一抗反射上图是。所有材料只一一网格网格。