一种变折射率光学系统光线追迹的新方法

王润轩

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一种变折射率光学系统光线追迹的新方法

王润轩

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一种变折射率光学系统光线追迹的新方法

王润轩

1.
宝鸡文理学院, 物理系, 宝鸡, 721007

作者简介: 王润轩(1953- ),男,副教授,主要从事非线性全光通信研究.E-mail:wangrunxuan2001@eyou.com.

基金项目:
陕西省教育厅专项基金资助项目(04JK121)
中图分类号: O436

A new method of ray tracing in gradient index optics

WANG Run-xuan

1.
Department of Physics, Baoji College of Arts & Science, Baoji 721007, China
CLC number: O436

摘要: 光线方程仅在系统折射率为轴对称分布及近轴近似条件下可求得解析解,而对非近轴光线,尤其是变折射率系统,只能用计算机进行光线追迹,求数值解。常用之法是Taylor级数展开法,可达到一定精度,但计算量相当大。变形光线方程后,对定义的新变量直接应用一种标准的数学积分技术———Runge-Kutta方法,可达同样精度要求,而计算量大为减小。此法的另一好处是在于计算过程中简化了各光学平面两侧折射率的计算。在介绍Runge-Kutta方法的同时,给出算例以与Taylor级数展开法比较。
- 变折射率光学 /
- 光线追迹 /
- Runge-Kutta方法 /
- Taylor方法
Abstract: As to the nonlinear optical equations,the exact analytical solutions can only be available on the condition that the refractive index of the medium is axial symmetry with the paraxial approximation.Beyond these con ditions,the analysis of the equations should resort to computer simulations.The traditional simulation based on Taylor series is a very intricate method consuming a great number of time.However,by introducing new proper variables,the Runge-Kutta method is an economic method on this problem.In this method,the calculations related to the refractive index on either side of the optical planes are greatly simplified.The Runge-Kutta method is introduced and the comparisons between these two methods are also presented.
- gradient index optics /
- ray tracing /
- Runge-Kutta method /
- Taylor method

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一种变折射率光学系统光线追迹的新方法

王润轩

作者简介: 王润轩(1953- ),男,副教授,主要从事非线性全光通信研究.E-mail:wangrunxuan2001@eyou.com

1. 宝鸡文理学院, 物理系, 宝鸡, 721007

收稿日期: 2003-11-20
录用日期: 2004-04-02
网络出版日期: 2004-11-25

基金项目: 陕西省教育厅专项基金资助项目(04JK121)

关键词:

摘要: 光线方程仅在系统折射率为轴对称分布及近轴近似条件下可求得解析解,而对非近轴光线,尤其是变折射率系统,只能用计算机进行光线追迹,求数值解。常用之法是Taylor级数展开法,可达到一定精度,但计算量相当大。变形光线方程后,对定义的新变量直接应用一种标准的数学积分技术———Runge-Kutta方法,可达同样精度要求,而计算量大为减小。此法的另一好处是在于计算过程中简化了各光学平面两侧折射率的计算。在介绍Runge-Kutta方法的同时,给出算例以与Taylor级数展开法比较。