[發明專利]光學系統衍射雜散光分析方法

在審

• 申請號: 202211214003.6
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115391719A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張新;葉昊坤;史廣維
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01M11/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 郭婷

1.一種光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在雜散光分析軟件中建模光機系統；

S2、通過所述雜散光分析軟件對所述光機系統進行光線追跡，得到出射光線的出射光場；

S3、將所述出射光線的信息錄入至光線數據庫，重復上述步驟2，直至所有出射光線能量低于閾值ΔE或逸出所述光機系統時停止光線追跡；并根據所述光線數據庫中的信息進行分析得到雜散光分析結果。

2.根據權利要求1所述的光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，所述步驟S1包括以下子步驟：

S11、對所述光機系統中每個表面的表面屬性進行定義；

S12、對所述光機系統的光源和接收器進行定義，并將所述光源產生的光線數據錄入所述光線數據庫；

S13、設定光線追跡策略，選定停止光線追跡的能量閾值ΔE。

3.根據權利要求2所述的光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，所述能量閾值ΔE＝10^-5。

4.根據權利要求3所述的光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，所述表面屬性包括：面型、口徑、材料、膜層和散射屬性。

5.根據權利要求4所述的光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

計算所述出射光線與光機系統中任一表面相交點的局部梯度G_L；

其中，

為向量微分算子；

當所述出射光線在光機系統中任一表面局部梯度G_L小于指定表面局部梯度閾值G₀時，計算鏡向光線和散射光線的出射光場：

當所述出射光線在光機系統中任一表面局部梯度G_L大于指定表面局部梯度閾值G₀時，進行衍射光線追跡，并計算衍射光線的出射光場；

6.根據權利要求5所述的光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，所述鏡向光線出射光場的計算過程包括：

所述鏡向光線出射光線的方向由菲涅爾公式計算得到：

n₀sinθ₀＝n₁sinθ₁

其中，

n₀和n₁為介質兩側的折射率，θ₀和θ₁分別為光線的入射角和出射角；

采用菲涅耳方程計算所述入射光線經過透/反射的透射系數和反射系數：

其中，

t_s為s波透射系數；

t_p波為p波透射系數

r_s為s波反射系數

r_p波為p波反射系數；

通過上述四個系數計算得到透射率T和反射率R：

R＝|r|²

根據入射光線的光通量E^inc、透射率T和反射率R分別計算出射透射光線的光通量E_t和出射反射光線的光通量E_r：

E_t＝E^inc×T

E_r＝E^inc×R

對于透射光，透射光線的光通量為

對于反射光，反射光線的光通量為

7.根據權利要求6所述的光學系統衍射雜散光分析方法，其特征在于，所述散射光線出射光場的計算過程為：

當所述散射光線為朗伯散射時，設入射光線的光通量為E^inc、出射N_s條散射光線，則在天頂角θ∈[0，π/2]，方位角范圍內隨機采樣作為出射散射光線的方向，每條所述散射光線的光通量為