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【VirtualLab Fusion】
2023-03-22
コンポーネント、ソルバーおよびフーリエ領域 - 平面
VirtualLab Fusionの電磁場追跡技術は、「電磁場ソルバーの接続」という理念に基づいてい ます。最適なオプションが光学系の各部分に適用されるように、一つの光学系内の素子ごとに異なるソルバーを使用します。各ソルバーは、空間領域または空間周波数領域で実装す ることができます。最も一般的なコンポーネントの多くでは、対応するソルバーが一方の領域で他方の領域よりも数値的にはるかに軽くなり、したがって高速になるため、その数学的 特性に応じてどちらかが選択されることになります。そのため、フーリエ領域間を行き来する必要があるシミュレーションの順序となります。
モデリング概要
Modeling of Etalon with Planar or Curved Surfaces
ソルバー間の接続
- Field Tracingは電磁場ソルバーを接続します。
- 光学系は、構成部分毎に分解されます。
- 各部分は特定の電磁場ソルバーでモデル化されます。
- 一般に、これらのソルバーは、空間（x）領域 または空間周波数（k）領域で実装することができます。
- VirtualLab Fusionは、すべてのソルバーをシームレスかつノンシーケンシャルな方法で接 続し、光学系に完全な電磁場ソリューションを提供します。
ソルバーの適用領域
空間領域で実装されたソルバーの場合、Field Tracingの順序はこの ようになります...
...一方、空間周波数（k）領域に実装されているソルバーの場合、Field Tracingの順序は右図 のようになります。
いくつかのソルバーとその領域
Local Linear Grating Approximation
Local Plane Interface Approximation
自由空間伝搬
自由空間伝搬 : なぜ波数空間なのでしょうか?
このシステムに必要なソルバーは何でしょうか?
平面に使用可能な電磁場ソルバー
フーリエ変換の重要性
注：フーリエ変換は光源面と検出面でも行われるため、光学系全体でフーリエ変換を実施した場合、フレネル行列においても若干の時間改善が見られます。（10s→3s）
実践的な結論 : どのソルバーを使用すればよいでしょうか?
光学系における平面界面のソルバーとして、フレネル行列とLocal Plane Interface Approximation（LPIA）の2つが考えられます。どちらが適しているかは、状況によって異なります。
フレネル行列:
- 理想平面に対する厳密なソルバー
- 空間周波数（k）領域で適切に機能する
- 計算するフーリエ変換の数が少ない
➔潜在的に数値的利益 - 無限に広がる面を仮定
LPIA:
- 曲面用ソルバー
- 空間（x）領域で適切に機能する
- 追加のフーリエ変換の計算が必要
- 面の有限サイズ（アパーチャ）を考慮
実践的ヒント:要素の代替
VirtualLab Fusionでの設定
VirtualLab Fusion のテクノロジー
文書情報
| タイトル | コンポーネント、ソルバーおよびフーリエ領域–平面 |
| 文書コード | MISC.0090 |
| バージョン | 1.0 |
| エディション | VirtualLab Fusion Basic |
| ソフトウェアバージョン | 2020.2(Build 2.22) |
| カテゴリー | Feature Use Case |
| 参考資料 | Modeling of Etalon with Planar or Curved Surfaces Fourier Transform Settings Discussion at Examples The Local Plane Interface Approximation(LPIA) The Fresnel Matrix Channel Configuration for Surfaces and Grating Regions |