Kombination von wellenoptischer Berechnung und Raytracing zur Simulation von optischen Systemen mit kohärenter Strahlung

Die wellenoptische Simulation von optischen Systemen außerhalb des paraxialen Gültigkeitsbereichs erfordert typischerweise lange Rechenzeiten, da die komplexen Felder groß gewählt werden müssen und die Grenzfläche zwischen zwei Medien z.B. quasikontinuierlich mit Planwellenausbreitung behandelt werden muß. Unser Ansatz ist es, die Vorteile der Planwellenspektrumsmethode mit Raytracing zu kombinieren. Das komplexe Feld wird freiraumausgebreitet und an jeder Scheitelfläche einer optischen Grenzfläche in ein Set von Strahlen umgewandelt. Diese werden durch die Fläche getracet und rückprojiziert, um in der Scheitelebene wieder in ein komplexes Feld umgewandelt zu werden, welches die Information über die Brechung enthält. Damit die Umwandlung vollzogen werden kann, darf das komplexe Feld keine Überwerfungen haben, sowie keine Phasensprünge aufgrund von Beugung aufweisen. Wir umgehen das Problem, indem wir jede Planwelle des Planwellenspektrums einzeln betrachten, und am Ende kohärent addieren. Die Anzahl der Planwellen wird durch Interpolation reduziert, insbesondere für das tracen sind nicht so viele Strahlen, d.h. Stützstellen, nötig.