如何理解ZEMAX 中对Huygens PSF的强度分布

不吃西红柿的鱼

大佬们，有谁能解释一下下图中Huygens PSF的强度分布么？两个问题：
（1）在我的理解里，强度分布应该是类高斯的，不会出现这么怪的形状；
（2）最中间位置强度应该是最强的，但从Huygens PSF中可以出强度是局部极小值？

我可以确定不是采样的问题，因为：
（1）FFT PSF和Huygens PSF得到图像基本一致；
（2）当我提高采样时（直到我电脑带不动采样数），Huygens PSF都保持一致；

huangaiwang

以前用matlab做仿真的时候，采用菲涅尔公式模拟系统，在某些Z值的情况下也遇到过PSF中心更低的情况，你试试改变Z看看

不吃西红柿的鱼

huangaiwang 发表于 2021-11-22 11:27
以前用matlab做仿真的时候，采用菲涅尔公式模拟系统，在某些Z值的情况下也遇到过PSF中心更低的情况，你试试 ...

我尝试过更改位置，发现有时候中心就是高的，有时候就是低的，没有任何的规律性。

redfishfired

一开始我还以为是采样问题。计算完觉得采样精度应该是够的。
然后我用comsol直接求波动方程的全场解。由于数据量太大，所以这个模型是很小的，只有几百微米。图片的底部是个菲涅尔聚焦镜。最后发现偏离焦点处，中心强度不是最高的。红线处
如果你的入瞳孔径只有5个微米，那按高斯光束的聚焦性质，景深只有1.3微米。那么你的兴趣面偏离了15微米。确实很可能得到这种结果。

不吃西红柿的鱼

redfishfired 发表于 2021-11-23 11:22
一开始我还以为是采样问题。计算完觉得采样精度应该是够的。
然后我用comsol直接求波动方程的全场解。由于 ...

1. 我通过zemax POP 进行仿真，一样的采样，结果完全不一样，对比如下。POP仿真出来的结果更加贴合实际。2. 我也不是很懂pop和huygens psf 之间的差别。有懂的大佬来聊聊。

redfishfired

要理解这部分知识最好的方式是，衍射光学算法自己写。要不然理解起来真是非常困难。
1.这里简单说一下我对惠根斯的算法的理解。他是一种直接积分的方式计算。像你这种情况相当于直接计算了它的近似方程，也就是菲涅尔近似方程。在波动光学书会找到这个方程的。直接积分和FFT是不一样的，这方面你得先了解FFT是什么意思。计算的方式，FFT快很多，但是精度和适用方面还得看情况，还不一定哪个更好。
2.如果你理解了菲涅尔方程的计算后，你就知道，POP也是基于FFT来算的。而pop最重要的一点是它的光源是激光，也就是说在计算过镜片的衍射的时候，是需要把高斯光束的相位影响也加上去的。所以按道理来说和FFT PSF应该会有些差别的，只是可能很小。
这部分可以看一下Goodman的傅里叶光学。不过还是推荐用matlab自己写一下这个算法最好了。