Physikalisch-optischen Software eröffnet breiteres Anwendungsspektrum

Physikalisch-optischen Software eröffnet breiteres Anwendungsspektrum

Connecting Field Solvers ist Grundlage der schnellen physikalischen Optik. (Bildquelle: LightTrans)

Die Strategie, welche LightTrans International bei der Entwicklung der physikalisch-optischen Designsoftware VirtualLab Fusion verfolgt, lässt sich in zwei Worten zusammenfassen: Connecting
Solvers.

Definition im Orts- oder im Frequenzraum (k-Raum)

Connecting Field Solvers ist dabei Grundlage der schnellen physikalischen Optik: Die Verwendung eines einzelnen Solvers oder Algorithmus für die Simulation eines komplexen Systems ist keine Option – entweder werden wichtige Effekte nicht berücksichtigt oder die Simulation wird zu aufwändig. VirtualLab Fusion fungiert als Simulationsplattform, bei der verschiedene Solver für unterschiedliche Komponenten im System angewendet werden. Dadurch ist es möglich Simulationsergebnisse schnittstellenlos und auf nicht-sequenzielle Weise zu kombinieren, um vektorielle Lösungen für das gesamte System zu erhalten. Das Update ermöglicht die Definition dieser Solver im Orts- oder im Frequenzraum (k-Raum) – je nachdem welche im vorliegenden Fall von Vorteil sind. Diese Domänenfreiheit ist von entscheidendem Vorteil: Die Simulationszeit reduziert sich und in vielen Fällen können physikalische Effekte im System noch genauer berücksichtigt werden als zuvor. Diese Freiheit der verwendeten Domäne steht in engerer Verbindung zu den implementierten Fourier-Transformationen (FT). Ein Grund für die weit verbreitete Annahme, die physikalische Optik sei langsam und schwerfällig, ist die Tradition der Verwendung des starren und äquidistanten Nyquist-Shannon-Sampling als Voraussetzung für die bekannte „Fast Fourier Transform (FFT)“. Mit einer Auswahl an verschiedenen Fourier-Transformations-Algorithmen und der Kombination mit hybrider Datenverarbeitung bietet VirtualLab Fusion 2020.1 eine alternative Herangehensweise, die strengen Sampling-Bedingungen zu optimieren. Das Ergebnis ist eine schnelle physikalische-optische Modellierung, welche entgegen der allgemeinen Annahme weder schwerfällig noch langsam ist. Diese neue Strategie der Kombination verschiedener Solver bietet die Freiheit, die Domäne des Feldes für den jeweiligen Solver während der Simulation zu wechseln. Verschiedene FT-Algorithmen in Verbindung mit automatischer Wahl des angemessenen somit effizientesten Solvers vervollständigt die komfortable und einfache Bedienung der Software.

Kaskadierte Blenden, 4f-Aufbauten, Lasersysteme
In optischen Systemen wird oftmals angenommen, dass Beugung erst an der Austrittspupille auftritt. Doch deren Berücksichtigung ist für die Modellierung einer Reihe bekannter Szenarien, wie beispielsweise 4f-Aufbauten, kaskadierte Aperturen oder paraxiale Gaußsche Systeme, von entscheidender Bedeutung. “In VirtualLab Fusion 2020.1 implementieren wir eine Sammlung innovativer Fourier-Transformations- Algorithmen mit einem einzigartigen hybriden Datenhandling. Dadurch halten wir den Rechenaufwand in Grenzen und sorgen für einen vollautomatischen, aber anpassbaren Entscheidungsprozess”, erklärt Frank Wyrowski, Präsident von LightTrans. All das stellt sicher, dass die Simulation der Beugungseffekte im gesamten System schneller und benutzerfreundlicher abläuft.