成像系統(tǒng)的主要功能是盡可能多地收集從每個(gè)物體點(diǎn)發(fā)出的光，并使這些光錐再次匯聚到像面，從而使每個(gè)物體點(diǎn)被統(tǒng)一映射到其在像面上的對應(yīng)物。這類系統(tǒng)的性能通常是根據(jù)物點(diǎn)和像點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系維持得如何來判斷的，眾所周知的理論限制是由衍射現(xiàn)象造成的：即使在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，根據(jù)幾何光學(xué)定律，將來自一個(gè)物點(diǎn)的所有光線準(zhǔn)確地映射到一個(gè)單一的、數(shù)學(xué)上的像點(diǎn)，衍射也會導(dǎo)致該像點(diǎn)被抹成一個(gè)小的、但尺寸有限的斑點(diǎn)。這種衍射受限的情況是成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型目標(biāo)，衍射受限的領(lǐng)域有一個(gè)球形波面。與球形波面的幾何偏差被稱為 "像差"，并使用不同的多項(xiàng)式基數(shù)來描述，以幫助量化其強(qiáng)度和形狀。畸變的存在會增加圖像點(diǎn)的涂抹，從而降低成像系統(tǒng)的質(zhì)量。
通過快速的物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion可以很好地研究像差效應(yīng)。在本周的通訊中，我們選擇了兩個(gè)與像差有關(guān)的例子：第一個(gè)是典型的波前像差如何影響球面波的聚焦模式，第二個(gè)是高功率激光二極管的散光如何影響焦點(diǎn)區(qū)域的性能。使用自由空間傳播場解算器和局部平面界面近似法（LPIA），衍射、偏振和矢量這些可能會降低圖像的質(zhì)量的效應(yīng)都可以包括在研究中，。
球形波在焦點(diǎn)的像差效應(yīng)
示例性地選擇了幾種典型的波前像差，并且針對不同強(qiáng)度的像差來研究所產(chǎn)生的焦點(diǎn)。
非球面透鏡背后的焦點(diǎn)研究
具有不對稱發(fā)散和散光的激光二極管首先被準(zhǔn)直，然后被聚焦。詳細(xì)研究了焦域內(nèi)光場的演化過程。
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