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Solved

フラウンホーファー回折伝搬とFFTPSF

  • June 30, 2023
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Takashi Matsumoto
Fully Spectral
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角スペクトル伝搬とフレネル回折伝搬はOpticStudioでは物理光学伝搬の計算に使われますが、平面波ビームの伝搬にはもう一つ、フラウンホーファー回折伝搬があります。

この伝搬とFFTMTFの関係性を説明します。

Best answer by Takashi Matsumoto

フラウンホーファー回折はフレネル回折よりも極端にΔzが大きい場合を想定します。

すると、フレネル回折伝搬の以下の式において

を代入することができます。

結果

となります。ここでCは位相と振幅係数を表す定数です。

つまり、観測面の電場の分布は射出面の電場の複素振幅分布のフーリエ変換してスケーリングしたものになります。
OpticStudioでは以下のヘルプファイルの記述の様に物理光学伝搬のアルゴリズムとして
は使用されませんが、回折(FFT)PSFMTFの計算に用いられます。

ここで射出面は光学系の瞳面を想定します。

瞳面上の分布が乱れすぎていたり、像面での幾何光学的収差が大きすぎる場合は、PSFやMTFの解析がうまくできないのは、上記の様にフラウンホーファー回折を使用するという前提があるためです。
 

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Takashi Matsumoto
Fully Spectral
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フラウンホーファー回折はフレネル回折よりも極端にΔzが大きい場合を想定します。

すると、フレネル回折伝搬の以下の式において

を代入することができます。

結果

となります。ここでCは位相と振幅係数を表す定数です。

つまり、観測面の電場の分布は射出面の電場の複素振幅分布のフーリエ変換してスケーリングしたものになります。
OpticStudioでは以下のヘルプファイルの記述の様に物理光学伝搬のアルゴリズムとして
は使用されませんが、回折(FFT)PSFMTFの計算に用いられます。

ここで射出面は光学系の瞳面を想定します。

瞳面上の分布が乱れすぎていたり、像面での幾何光学的収差が大きすぎる場合は、PSFやMTFの解析がうまくできないのは、上記の様にフラウンホーファー回折を使用するという前提があるためです。
 


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