In der Vergangenheit habe ich Raytracing-Simulationen für große Dinge und physikalische Optik (FEM, FDTD) für kleine Wellenlängen-Simulationen durchgeführt.
Jetzt habe ich ein sehr großes Objektiv, das auf einen Wellenleiter fokussiert. Ich habe ein Raytracing-Modell, das eine "Intensitätskarte" ausspuckt, wo die Strahlen auf die Wellenleiterfläche treffen. Der Wellenleiter ist immer noch 100x größer als die Wellenlänge. Die NA des Wellenleiters ist größer als die Linse, daher glaube ich, dass das gesamte Licht in den Wellenleiter eintreten wird. (Habe ich das richtig?)
Dieses Licht muss ich nun im Wellenleiter über eine gewisse Distanz ausbreiten. Wenn es ein einfacher Stufenindex-Wellenleiter wäre, könnte ich einfach weiterhin Raytracing verwenden, und das Problem ist erledigt. Aber es ist eine sehr komplizierte Struktur mit räumlich variierenden Brechungsindizes – im Grunde ist FDTD das, was ich brauche.
Kann ich einfach die "Intensitätskarte" der auftreffenden Strahlen aus dem Raytracing nehmen und diese als meine "Quelle" für FDTD verwenden? Ich denke nein, weil die Intensitätskarte keine Informationen darüber enthält, in welche Richtung sich die Strahlen bewegen, und sie besteht eher aus Millionen von Strahlen als aus einer Welle. Aber ich kann mir keine andere Möglichkeit vorstellen, es zu tun.
Sie sind nicht der Erste, der dies in Frage stellt; siehe beispielsweise die Arbeit von Leiner et al. von 2013 und 2014 .
Hier wird die Ray-Tracing-Technik an Maxwell-Simulationen mit finiten Differenzen im Zeitbereich (FDTD) mit " der Poynting-Vektordarstellung von entweder Strahlen- oder Wellenausbreitungsrichtungen " angeschlossen.
Wie in diesen Arbeiten erwähnt, sollten Sie sich des Fehlens von Phaseninformationen in der RT-Methode bewusst sein, was Ihre Ergebnisse beeinflussen könnte.
Peter Diehr