1769520980
2026-01-27 13:25:00
Ученые решают трудоемкую вычислительную проблему моделирования того, как частично когерентный свет проходит через сложные системы, что является критически важной возможностью для таких технологий, как передовая литография и накопительные кольца с дифракционным ограничением. Хань Сюй, Мин Ли и Шуо Ван из своих соответствующих учреждений вместе с Чжэ Жэнь, Пэн Лю, И Чжан и др. представляют новый алгоритм под названием «Развязка когерентного режима» (CMDC), который значительно ускоряет эти симуляции без ущерба для точности. Это исследование имеет важное значение, поскольку CMDC разлагает сложные двумерные режимы на более простые одномерные компоненты в сочетании с продуманной стратегией сжатия, обеспечивая ускорение на несколько порядков, открывая путь для более эффективного проектирования и оптимизации технологий, основанных на освещении.
CMDC ускоряет когерентное моделирование переноса света
Эта новая структура была успешно применена в различных приложениях, включая литографию и когерентные лучи накопительных колец с дифракционным ограничением, продемонстрировав ее универсальность и надежность. Эксперименты показали существенное улучшение вычислительной эффективности при применении CMDC к стандартной литографической конфигурации с длиной волны 193 нм и числовой апертурой 0,3. Источник освещения, определяемый как кольцевой зрачок с коэффициентом когерентности 0,69, обычно требует большого количества когерентных мод для точного представления; однако CMDC эффективно справился с этой сложностью. При моделировании использовалась сетка размером 1024×1024 пикселей для дискретизации двоичной маски, содержащей сложные шаблоны схем, а перекрестный коэффициент передачи был разложен на 61 ортогональную собственную функцию, захватывающую 98,3% сигнала.
Результаты показывают, что распространение 1D-несвязанных мод поддерживает 58% общей энергии источника, а остальные 42% представлены 2D-связанными модами для корректировки точности. Измерения подтверждают коэффициент ускорения примерно 167 при сравнении метода CMDC с традиционными методами двумерной суммы когерентных систем (SOCS), при этом время расчета для одномерной несвязанной свертки составляет всего 0,02 секунды. Включение двух и пяти двумерных связанных режимов ядра увеличило время вычислений до 0,20 и 0,41 секунды соответственно, одновременно увеличив значение R2, меру точности, с 95,4% до 98,7% и, в конечном итоге, до 99,9%. Аэрофотоснимки, рассчитанные с использованием CMDC, близко соответствуют изображениям, полученным методом SOCS, при этом карта различий показывает начальный R2 95,4% и улучшается до 99,9% с добавлением связанных мод.
Затем исследователи оценили эффективность алгоритма при наличии аберраций линзы, используя данные об ошибках высоты поверхности изготовленной преломляющей линзы для моделирования сильно аберрированной системы с коэффициентом Штреля 0,5. Источник света был смоделирован с использованием режимов Гаусса-Шелла, и команда включила измеренный профиль ошибок, чтобы точно отразить реалистичные производственные дефекты. Это строгое вычислительное моделирование волновой оптики позволило детально спрогнозировать распределение интенсивности, включая асимметричные боковые лепестки, вызванные аберрациями, продемонстрировав возможности системы CMDC для анализа толерантности и высокоточного моделирования сложных оптических систем.
CMDC ускоряет когерентное моделирование переноса света
Этот метод устраняет ключевое вычислительное узкое место в традиционных методах когерентной модовой декомпозиции (CMD), которые борются с распространением множества двумерных мод. Важно отметить, что экспериментальная проверка на линии луча HEPS HXCS подтвердила способность алгоритма точно моделировать сложную модальную структуру источников рентгеновского излучения, сокращая время моделирования с более чем часа до всего 3,4 секунды. Авторы признают ограничение текущей доступности основных данных, заявляя, что их можно получить по разумному запросу. Будущая работа может быть сосредоточена на расширении доступности данных и изучении потенциала алгоритма для анализа допусков в реальном времени, крупномасштабного обратного проектирования и оптимизации передовых систем частично когерентной визуализации. Это исследование делает CMDC универсальным и масштабируемым инструментом для инженеров-оптиков, предлагающим настраиваемый баланс между скоростью вычислений и точностью для широкого спектра приложений.
👉 Дополнительная информация
🗞 Когерентная развязка мод: универсальная основа для высокопроизводительной частично когерентной передачи света
🧠 АрXiv:
#Продвигает #моделирование #частично #когерентного #переноса #света #на #порядки #величины
Читайте также
