Photonics – Chinese

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点扩散函数和聚焦效率

    • d.tang
      Subscriber
      老师好,谢谢您及时的回复。我们还是有些关于点扩散函数和聚焦效率的问题需要请教您一下,谢谢!
      1、 关于PSF我们所使用的解析公式如下所示:
      其中:
      x为中心到观测点的径向距离;
      d为口径;
      λ为波长;
      NA为数值孔径;
      J1为一阶贝塞尔函数;
      这里的EA根据定义是:入射到口径上的辐照度(功率/面积)。
      想请教您:其中的EA是如何确定的?跟我们设置的TFSF光源哪项参数有关?之所以想确定这个EA,是想计算斯特列尔比。同时,光源(圆偏振光由两个线偏振光)的振幅都为1,想请问软件中光源的振幅单位是如何定义的?
      2、 关于聚焦效率,我们有注意到另外一个帖子曾讨论过:https://forum.ansys.com/forums/topic/jisuanxiaoluwenti/
      该帖子中跟我们采用了类似的计算方法。
      程序如下所示:
      x=linspace(-3*FWHM,3*FWHM,101);
      y=linspace(-3*FWHM,3*FWHM,101);
      z为焦平面坐标;
      首先通过远场投射得到电场强度:
      E=farfieldexact3d("monitor",x,y,z,{"field":"E"});
      E=pinch(E);
      Ex=pinch(E,3,1);
      Ey=pinch(E,3,2);
      再通过远场投射得到磁场强度:
      EH=farfieldexact3d("monitor",x,y,z,{"field":"E and H"});
      H=EH.H;
      H=pinch(H);
      Hx=pinch(H,3,1);
      Hy=pinch(H,3,2);
      计算坡印廷矢量:
      Pz=Ex*conj(Hy)-Ey*conj(Hx);
      将方形区域限制为3倍半高宽为半径的圆形区域:
      for(i=1:length(x)){
      for(j=1:length(y)){
          Rlc=sqrt(x(i)^2+y(j)^2);
          if(Rlc>3*FWHM){
             Pz(i,j)=0;
      }
      }    
      }
      取坡印廷矢量的实部:
      A=real(Pz);
      对坡印廷矢量进行积分得到3倍半峰全宽内区域的功率:
      power = 0.5*integrate(A,[1,2],x,y);
      请问这个方法:通过farfieldexact3d得到焦平面上的电场和磁场,进行限定区域(3倍半高宽)的坡印廷矢量积分,然后再与sourcepower得到的光源功率作比×100%,是否也可以有效地计算聚焦效率(“聚焦效率定义为3倍半峰全宽内区域的功率和总的入射功率的比值”)?
          另外,我们对您所说的方法“首先通过远场变换得到Efar, 再将它变换为极坐标下的矩阵,然后积分得到总的电场平方,再根据
      0.5*sqrt(eps0/mu0)*farfield3dintegrate(E2,ux,uy);
      计算功率,然后用光源归化。”也进行了查阅,不过有些问题还是不太清楚。
      a) 您提到的归化是什么意思?
      b) 您建议参考的网站:https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042223174
      我们没有明白您所说的“你是用farfieldexact 计算,如何保证所给的面积内含所有的场呢?”,实在不好意思!
      c)  farfield3dintegrate这个函数ux, uy等的定义,我们并不十分理解,请问有更详细的一些介绍、原理说明或案例吗?
      非常感谢您的帮助和支持,再次感谢!
    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      A1: EA可以规划掉,线性的参数都可以假设为1.

      A2: “聚焦效率定义为3倍半峰全宽内区域的功率和总的入射功率的比值”,我个人觉得可以。当然,为什么是3倍可以商讨。

      A3:归化就是除以光源功率。也有人用焦面上总功率来归化,主要取决于你想表示什么结果。前者是部分透射率,后者是3倍半宽所占的功率。

      A4:“用farfieldexact 计算,如何保证所给的面积内含所有的场”,你需要将结果画出来看看边缘是否是零或者接近零,如果你选择的面积小于3倍半宽怎么办?如果计算的面积比较大,你还可以看看有没有高级衍射,主瓣之外还有没有次级。

      A5: farfield3dintegrate这个函数ux, uy等的定义参见

      https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360034394294-Understanding-direction-unit-vector-coordinates-in-far-field-projections

      原来我写过一个帖子很详细介绍这些,目前帖子有问题。

      https://forum.ansys.com/forums/topic/ansys-insight-%e5%85%89%e6%ba%90%e5%92%8c%e8%bf%9c%e5%9c%ba%e5%8f%98%e6%8d%a2%e7%9a%84%e8%a7%92%e5%ba%a6theta-phi%e5%8f%8a%e5%85%b6%e5%80%be%e6%96%9c%e7%9a%84%e5%9d%90%e6%a0%87%e9%9d%a2/

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