Eine strahlbasierte wellenoptische Simulationsmethode für kaskadierte Beugung

Die Güte von optischen Systemen wird sowohl durch Aberrationen als auch durch Beugungseffekte limitiert. Diese beiden Effekte werden bei Simulationen häufig getrennt, wobei die Aberrationen durch Raytracing, und die Beugungseffekte durch eine wellenoptische Methode bestimmt werden. In diesem Vortrag wird eine neue Methode, die Huygens-Fresnel Pfad Integration (HFPI), vorgestellt die Aberrationen und Beugung gemeinsam berücksichtigt in einem strahlbasierten Verfahren. Die Implementation von HFPI umfasst einen Monte-Carlo Raytracer, indem jeder Strahl eine Phase abhängig von der optischen Weglänge trägt, und nach dem Huygensschen Prinzip neue Quellen an beugende Ebenen (wie z.B. der Blende) initiiert. HFPI erlaubt die Simulation von Mehrfachbeugung, und erreicht von niedrigen Fresnel-Zahlen bis in hohe Numerische Aperturen eine hohe Approximationsgenauigkeit. Darüber hinaus kann die Methode auch für die Propagation von kohärenten Feldern (z.B. ein Gaußsches Bündel) eingesetzt werden.