[发明专利]无限制像方场分布的表征方法

权利要求书

1.无限制像方场分布的表征方法，用以计算光学系统的光强分布；所述光学系统包括孔径光阑和透镜，所述光学系统中发射的光线依次经过所述孔径光阑，通过所述透镜到达焦平面和离焦面；所述光学系统包括垂直于光轴的第一平面和第二平面，所述第一平面经过所述透镜的入射面与所述光轴的交点，所述第二平面经过所述透镜的出射面与所述光轴的交点；其特征在于，计算方法包括步骤：

S1、计算孔径光阑面平面场分布的复振幅透过率t(x₀,y₀)；

S2、计算待测离焦面处的离焦因子s(x,y)，所述离焦因子s(x,y)用下式表达为：

其中，f为焦距，Δz为离焦量，k为波矢，x、y为所述第一平面的坐标系上的坐标值；

S3、频域内计算所述复振幅透过率t(x₀,y₀)与所述离焦因子s(x,y)的傅里叶变换f(f_x,f_y)，所述傅里叶变换f(f_x,f_y)用下式表达为：

f(f_x,f_y)＝F{t(x₀,y₀)×s(x,y)} (2)；

S4、计算所述待测离焦面的光强分布I_z(x_z,y_z)，所述光强分布I_z(x_z,y_z)用下式表达为：

其中，A为入射光波振幅，λ为入射波波长。

2.根据权利要求1所述的无限制像方场分布的表征方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括步骤S0，所述步骤S0包括：

S0、获取所述光学系统的光学参数值：

所述光学参数值至少包括：所述入射光波振幅A，所述入射波波长λ，所述焦距f，所述离焦量Δz，光阑面平面场分布U₀(x₀,y₀)，第一平面上的复振幅透过率t(x,y)，所述孔径光阑与所述透镜的距离d₀，所述第一平面的平面场分布U_l(x,y)，所述第二平面的平面场分布U′_l(x,y)，所述待测离焦面的场分布U_z(x_z,y_z)。

3.根据权利要求2所述的无限制像方场分布的表征方法，其特征在于，根据角谱理论得到所述第一平面的平面场分布U_l(x,y)满足下式的条件：

所述(f_x,f_y)为频域坐标，并分别可以用下式表达为:

其中，所述T(f_x,f_y)为所述t(x₀,y₀)的傅里叶变换；F{U_l(x,y)}为所述U_l(x,y)的傅里叶变换；

令孔径光阑面的坐标轴平行于所述透镜的第一平面的坐标轴，两个所述坐标轴的坐标原点位于所述光轴上，且各自坐标系下的单位长度相等，则可用所述t(x,y)表示所述t(x₀,y₀)。

4.根据权利要求1所述的无限制像方场分布的表征方法，其特征在于，所述透镜为傅里叶透镜。