Finite Refractive Index Selective Propagation (FRISP) – eine hocheffiziente Methode zur optischen Simulation refraktiver Mikrostrukturen

Die Wellenfeldberechnung mittels Finite Refractive Index Selective Propagation (FRISP) ist eine hocheffiziente Methode zur Simulation optischer Mikrostrukturen. FRISP basiert auf einem innovativen zeitoptimierten Ansatz zur Simulation des Einflusses refraktiver Strukturen auf ein Wellenfeld auf der Grundlage der skalaren Beugungstheorie. Die Methode kombiniert das Rayleigh-Sommerfeld-Beugungsintegral mit einer Thin-Element-Approximation für Schichtdicken, die deutlich kleiner sind als die Wellenlänge des verwendeten Lichts. Dies ermöglicht eine präzise Bestimmung des Wellenfeldes auch im Nahfeldbereich der refraktiven Strukturen. Darüber hinaus reduziert FRISP die mathematische Komplexität im Vergleich zu Methoden wie Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) erheblich. Ein Vergleich von FRISP mit FDTD-Simulationen und experimentellen demonstriert die Qualität der Methode. Dies zeigen Simulationen und Messungen der 3D-Intensitätsverteilung an mittels 2-Photonen-Polymerisation hergestellten Mikrostrukturen und Wellenfeldmessungen an mittels Stereo-Lithografie gefertigten transparenten makroskopischen Proben.