技术特征：
1.一种基于矩阵运算的光传输数值仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据任务需求确定光学传输系统的abcd矩阵s2：将目标光场的广义惠更斯-菲涅尔衍射积分转化为离散直角坐标系下的求和形式后，为转化为矩阵乘积形式做准备；目标光场的广义惠更斯-菲涅尔积分如公式(1)所示其中，(x
m
，y
n
)为输入光场的笛卡尔直角坐标；m，n∈(1，n1)，(x
j
，y
k
)为目标光场的笛卡尔直角坐标；j，k∈(1，n2)，u为目标光场，u为输入光场，；a、b、d为步骤1确定的光学传输系统abcd矩阵中的参数；通过数值积分将广义惠更斯-菲涅尔衍射积分转化为离散直角坐标系下的求和形式，如公式(2)所示其中w是与数值积分有关的向量，向量w含有n1个元素，δ为输入光场直角坐标系下的网格间隔；对公式(2)进行移项操作，得到如下所示公式(3)由于和有着高度的相似性，因此特别规定：对于(x
m
，y
n
)，有x1＝y1，x2＝y2，x3＝y3，x4＝y4，.....，x
n1
＝y
n1
即输入光场u所在的笛卡尔直角坐标系是网格数量为n1×
n1的矩阵；对于(x
j
，y
k
)，有x1＝y1，x2＝y2，x3＝y3，x4＝y4，.....，x
n2
＝y
n2
；即输出光场u所在的笛卡尔直角坐标系是网格数量为n2×
n2的矩阵；通过此规定，获得到输入光场所在的直角坐标系的横坐标间隔与纵坐标间隔相等，所以数值积分向量w对于输入光场所在的直角坐标系的横纵坐标完全相等；由此公式(3)转化为矩阵乘积的形式如公式(4)所示：其中h为引入的算法矩阵，大小为n2×
n1，h的定义如下：
其中x
m
，y
n
分别为输入光场的横纵坐标向量，x
j
，y
k
分别为目标光场的横坐标向量和纵坐标向量。由此将广义惠更斯-菲涅尔衍射积分转化为离散直角坐标系下的求和形式；s3：将s1中确定好的abcd矩阵参数和与数值积分方法有关的w代入式(4)，求解h；s4：将输入光场u和s3中得到的矩阵h代入式3，计算得到目标光场u如下矩阵乘积的形式，如公式(6)所示：其中，输入光场u为n1×
n1的矩阵，目标光场为u为n2×
n2的矩阵，h为n1×
n2的矩阵。2.根据权利要求1所述的一种基于矩阵运算的光传输数值仿真方法，其特征在于，对于目标光场u的计算能够仅选择某一点或某一区域而无需计算整个目标光场，节约了计算成本有效提升计算效率。3.根据权利要求1或2所述的一种基于矩阵运算的光传输数值仿真方法，其特征在于，所述步骤在s2中，数值积分方法选取但不限于梯度算法、辛普森算法。4.根据权利要求1或2所述的一种基于矩阵运算的光传输数值仿真方法，其特征在于，对于辛普森算法，有5.根据权利要求1或2所述的一种基于矩阵运算的光传输数值仿真方法，其特征在于，对于梯度算法，有w＝(0.5，1，1，...0.5)
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δ。
技术总结
本发明公开一种基于矩阵运算的光场传输数值仿真方法，属于光场传输研究领域；首先根据任务需求确定光学传输系统的矩阵；然后将广义惠更斯-菲涅尔衍射积分转化为离散直角坐标系下的求和形式后，进一步转化为矩阵乘积的形式；利用确定好的光学传输系统矩阵参数和确定的与数值积分求解算法矩阵，最后利用输入光场和算法矩阵计算得到目标光场。本发明避免了傅里叶变换所带来的吉布斯现象、混淆和拖尾效应。本发明可任意选取目标光场的网格数量，具有灵活、经济的特点。经济的特点。经济的特点。
技术研发人员：闫伟 张嵩 李勇 苟玺承
受保护的技术使用者：中国人民解放军63660部队
技术研发日：2022.10.27
技术公布日：2023/1/23